在電信行業(yè)中，運(yùn)營商和設(shè)備制造商們已經(jīng)逐步接受NFV，并開始NFV的轉(zhuǎn)型之路。電信運(yùn)營商正在加快走向NFV的步伐，期待獲得更快的業(yè)務(wù)部署速度、提供更加靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時(shí)大幅度降低通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。
最初，許多人關(guān)注NFV的原因是希望將網(wǎng)絡(luò)功能從昂貴的專有平臺(tái)轉(zhuǎn)至通用服務(wù)器，以節(jié)省設(shè)備投資成本。然而隨著時(shí)間的推移，人們已經(jīng)越來越意識(shí)到一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：即便是采用通用標(biāo)準(zhǔn)化的硬件設(shè)備，也不意味著可以忽略硬件本身的品質(zhì)。
來自惠普企業(yè)（HPE）的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器專家閆長春在過去十余年中一直致力于為中國的電信運(yùn)營商提供支持服務(wù)。對于NFV應(yīng)當(dāng)選擇什么樣的硬件產(chǎn)品這一問題，基于自己以往在IT和CT行業(yè)中積累的經(jīng)驗(yàn)，他做了這樣一個(gè)比喻。
想象一下，如果您是住在某城市郊區(qū)的閆先生。如果您需要一輛車，您會(huì)購買一輛適合自己日常所需的車——平時(shí)上班代步、去足球場和學(xué)校接孩子，油耗較低、便于維護(hù)等。一輛適合您的車大致如下：
相反，如果您是看守高譚市的蝙蝠俠——布魯斯 韋恩，您的車將會(huì)完全不同，大致如下。
普通IT的應(yīng)用就像我們世界里的閆先生，它們的需求主要是通用的大量基礎(chǔ)設(shè)施，使其快速部署以滿足工作負(fù)載并顯著降低成本。電信級應(yīng)用則像布魯斯 韋恩，它的需求更加苛刻。
因此，即便NFV的本質(zhì)是通過解耦的方式可以將網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行于商用貨架產(chǎn)品上，所有電信行業(yè)從業(yè)者也必須時(shí)刻警惕一個(gè)問題：不要讓隨意選擇的硬件毀掉NFV的轉(zhuǎn)型之路。
閆長春指出，采用商用貨架產(chǎn)品取代原有的專用設(shè)備的確可以降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，然而這并不意味著可以隨意選擇硬件設(shè)備作為“商用貨架產(chǎn)品”。事實(shí)上，無論設(shè)備屬于那種類型，當(dāng)它們被應(yīng)用于電信級環(huán)境時(shí)，都必須考慮該設(shè)備是否真正符合電信級應(yīng)用環(huán)境的要求。諸如環(huán)境要求（溫度濕度、防火、地震、空氣污染等）、安裝空間要求（布線系統(tǒng)、分布和互聯(lián)框架、電源設(shè)備等）、電磁兼容性和安全的要求（電子干擾、靜電放電、照明、直流電位差等）等各種因素都是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者們必須認(rèn)真考慮的。
貝爾實(shí)驗(yàn)室于上世紀(jì)七十年代提出的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)（NEBS）概念就是旨在幫助設(shè)備供應(yīng)商們了解電信運(yùn)營商的需求和環(huán)境。如今，它已經(jīng)發(fā)展到一組規(guī)定電信環(huán)境中電信級設(shè)備可操作性的規(guī)范和測試。如果設(shè)備供應(yīng)商們希望自己生產(chǎn)制造的通用設(shè)備能夠被應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，他們也必須正視NEBS測試。據(jù)閆長春介紹， HPE所提供的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器中，DL380 Gen9、BL460c Gen9服務(wù)器均已通過了NEBS3.0認(rèn)證，可滿足電信行業(yè)對于硬件設(shè)備最苛刻的可靠性要求，能夠?yàn)镹FV的實(shí)施、推廣提供有力的保障。
除此之外，傳統(tǒng)的IT設(shè)備應(yīng)用于電信級應(yīng)用時(shí)還必須提供高于企業(yè)級應(yīng)用水平的性能。這包括在計(jì)算、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)層所需的性能增強(qiáng)。
借助搶占式內(nèi)核技術(shù)滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求
電信運(yùn)營商的工作負(fù)載要求應(yīng)用進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間是可以確定的，這個(gè)響應(yīng)時(shí)間可以通過對進(jìn)程分配不同的優(yōu)先級加以指定或調(diào)整。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程被分配一個(gè)時(shí)間片（或一個(gè)最大執(zhí)行時(shí)間）來執(zhí)行任務(wù)，一個(gè)具有更高優(yōu)先級的用戶任務(wù)必須等待該時(shí)間片到期后才能被執(zhí)行。換句話說，在非搶占式內(nèi)核環(huán)境下，只有當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程完成任務(wù)或自愿放棄時(shí)，其它進(jìn)程才能獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核中正在執(zhí)行的線程資源。這一特點(diǎn)將會(huì)影響到一個(gè)電信級平臺(tái)的可靠性和實(shí)時(shí)性。
一個(gè)符合運(yùn)營商級要求的操作系統(tǒng)可以借助全搶占式內(nèi)核技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性擴(kuò)展。調(diào)度程序?qū)⑴渲脼榭梢愿鶕?jù)優(yōu)先級決定線程的分配。在搶占式內(nèi)核環(huán)境下，當(dāng)一個(gè)更高優(yōu)先級的任務(wù)就緒時(shí)，線程將從正在執(zhí)行的任務(wù)中被搶占出來，以執(zhí)行更高優(yōu)先級的任務(wù)。Linux在2.6和3.0版本的內(nèi)核中都已提供了搶占式內(nèi)核技術(shù)。
虛擬機(jī)的CPU和內(nèi)存加速
與傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)相比，云環(huán)境往往會(huì)在裸金屬硬件之上增加一個(gè)hypervisor層。為了確保性能不受Hypervisor層的嚴(yán)重影響，需要在云環(huán)境下為運(yùn)營商級虛擬機(jī)提供各種CPU和內(nèi)存加速技術(shù)。
在運(yùn)營商級環(huán)境下，需要允許用戶將制定的虛擬機(jī)與制定的的CPU內(nèi)核進(jìn)行綁定，以此來保證該虛擬機(jī)的運(yùn)行性能。宿主機(jī)操作系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)允許大頁面并預(yù)留連續(xù)內(nèi)存資源池，為虛擬機(jī)減少或消除內(nèi)存碎片。今天的服務(wù)器都具有NUMA能力，可以確保CPU訪問同一單元內(nèi)的內(nèi)存資源，以此降低內(nèi)存訪問的延遲。
通過虛擬功能和虛擬交換機(jī)內(nèi)核旁路提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
一個(gè)虛擬化環(huán)境依賴于虛擬交換機(jī)為虛擬機(jī)提供豐富的、安全的網(wǎng)絡(luò)功能。數(shù)據(jù)平面的性能水平對于網(wǎng)絡(luò)密集型環(huán)境（如電信云）的成功是至關(guān)重要的。然而，虛擬化為網(wǎng)絡(luò)流量又增加了另外一個(gè)流程層——對網(wǎng)絡(luò)吞吐量具有可預(yù)見的影響。hypervisor層引起的延遲增加是一個(gè)關(guān)鍵的性能挑戰(zhàn)，這必須由運(yùn)營商級平臺(tái)進(jìn)行解決。
在運(yùn)營商級平臺(tái)上，兩種廣泛使用的選項(xiàng)可以降低網(wǎng)絡(luò)延遲，如下：
1. Single root I/O virtualization (SR-IOV)：允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在系統(tǒng)里作為多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)的機(jī)制；或者換句話說，將一個(gè)典型的物理功能變成多個(gè)虛擬功能。
2. Data Plane Developers Kit (DPDK) -enabled vSwitch: 一個(gè)內(nèi)核旁路機(jī)制——為了提高包處理的速度，允許虛擬交換機(jī)旁路內(nèi)核并直接與兼容的網(wǎng)卡通信。
結(jié)論
一個(gè)電信級環(huán)境不僅要為電信運(yùn)營商提供一個(gè)開放、高效、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)用以管理他們的基礎(chǔ)設(shè)施資源池，同時(shí)也必須滿足電信級應(yīng)用嚴(yán)格的可用性、可靠性和管理性的需求。通過運(yùn)用一系列加速技術(shù)，并遵守各種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)設(shè)立的規(guī)范，一個(gè)電信級平臺(tái)可以為托管網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供一個(gè)高性能、符合標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境。因此，盡管NFV的初衷之一是使用通用硬件取代原有的專用硬件，運(yùn)營商或其它參與者們?nèi)孕杳靼?，在硬件選擇的過程中仍然需要精挑細(xì)選，別讓隨意選擇的硬件毀掉NFV的轉(zhuǎn)型之路。
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