NFV環(huán)境下級聯(lián)故障分析及解決方案研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，上層服務需求越來越多樣化，傳統(tǒng)的底層網(wǎng)絡功能迫于專屬硬件的限制，無法快速更新適應。網(wǎng)絡功能虛擬化(Network Function Virtual-ization，NFV)將IT虛擬化技術(shù)引入傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡，實現(xiàn)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡功能的軟硬件分離，使得網(wǎng)絡功能可編程動態(tài)伸縮，大大增強了網(wǎng)絡的更新迭代速度。然而，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡和IT網(wǎng)絡在可靠性的要求上存在較大差異，級聯(lián)故障問題頻繁發(fā)生在 IT網(wǎng)絡系統(tǒng)中，針對電信網(wǎng)絡的高可靠性要求，

2、NFV環(huán)境下的網(wǎng)絡的級聯(lián)故障問題應當引起重視。
　　本文首先從服務功能鏈(Service Function Chain，SFC)的角度分析了NFV環(huán)境下故障擴散的模式，通過實驗總結(jié)出兩種不同的故障擴散模式：
　　(1)當不同服務功能鏈共享的資源故障時，故障將在大量不同服務鏈間擴散。
　　(2)當服務功能鏈上不同功能模塊間性能不匹配時，故障會沿著服務功能鏈的性能瓶頸模塊向上游模塊擴散。
　　為了防止共享資源故障引起

3、的大面積故障擴散，本文采用對關鍵資源如共享資源加強保護的辦法提高系統(tǒng)的可靠性，阻斷故障的擴散。首先針對NFV多層虛擬化特點，對其不同層次中各模塊之間的存在的多種關系（依賴、備份、負載均衡）進行抽象，建立了一個三值狀態(tài)多層依賴模型。然后提出一個優(yōu)化系統(tǒng)可靠性的備份資源分配算法，仿真結(jié)果表明，算法能得到最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。從而從備份資源分配角度為實現(xiàn)故障隔離提供思路。
　　為了解決服務鏈上不同服務功能模塊服務能力不匹配帶來的擴容風暴問

4、題，本文提出了聯(lián)動擴容算法。該算法主要思想在于預測出瓶頸模塊擴容后對下游模塊的影響，將受影響的模塊與瓶頸模塊聯(lián)動擴容，從而避免多次擴容。具體方法是利用神經(jīng)網(wǎng)絡，建立了擴容量和數(shù)據(jù)流的輸入輸出速率之間的關系模型，使得上游節(jié)點的擴容對下游節(jié)點的影響可以量化，提前對下游受波及的節(jié)點進行擴容，防止了故障的擴散。仿真結(jié)果表明，聯(lián)動擴容算法避免了單點獨立擴容可能導致的二次服務功能不匹配問題，節(jié)約了系統(tǒng)擴容的總時間，降低了平均服務響應延遲。