一種采用NFV架構的服務功能鏈動態編排與部署*

吳宇彤， 周金和

(北京信息科技大學 信息與通信工程學院， 北京 100101)

0 引 言

在傳統網絡中，網絡功能由不同的硬件設備提供，網絡服務提供商(Network Service Provider,NSP) 需要在用戶請求新服務時部署大量新設備，價格昂貴且靈活性差，加大了資本支出和運營費用。為解決上述問題，軟件定義網絡/網絡功能虛擬化技術應運而生。軟件定義網絡(Software Defined Networking,SDN) 技術通過解耦控制平面和用戶平面以實現集中控制，加強網絡的靈活性。網絡功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV) 架構使網絡功能從硬件中抽象出來并能在虛擬機上運行。NSP提供的服務通常是通過服務功能鏈(Service Function Chaining,SFC) 來實現的。SFC是指引導流量按序通過一組虛擬網絡功能(Virtual Network Function,VNF)以提供端到端服務的過程。

近年來，關于SFC部署的研究已成為一個熱門話題。但現有研究僅關注靜態SFC編排，未考慮服務請求的動態變化[1-2]；或者未考慮SFC與新型網絡技術的結合[3-5]，如SRv6技術；或者僅考慮一個或兩個優化目標，沒有考慮動態SFC部署的多目標優化[5-6]。

目前部署 SFC 的一個關鍵問題是如何在保證提供服務的同時降低端到端時延、資源消耗和負載壓力。為應對以上挑戰，本文首先引入在 NFV架構下的SFC動態部署問題，然后將SFC部署與SRv6機制相結合，設計SFC動態編排(SFC Dynamic Orchestration,SFCDO) 算法。算法包括兩步：第一步選用廣度優先搜索(Breadth-first Search,BFS) 算法遍歷物理網絡并找到可部署SFC的最短路徑；第二步選擇啟發式的蟻群優化算法(Ant Colony Optimization,ACO) 得到最佳且可動態調整的SFC部署方案。

與現有文獻相比，本文考慮的SFC部署是動態的，同時采用SRv6技術，結合NFV架構對SFC進行編排和部署。……