一直想形象的說明什么是NFV（網(wǎng)絡功能虛擬化），直到發(fā)現(xiàn)了這張圖...

短短20年，我們曾經(jīng)熟悉的計算器、相機、手表和游戲機等專用電子設(shè)備已經(jīng)從我們生活中消失，被智能手機取代。

那些計算器、老式相機和游戲機，是硬件和軟件封閉于一體的專用設(shè)備，它們終被智能手機上的APP代替，這些APP共享運行于智能手機的屏幕、處理能力和存儲空間。

一機在手，收走就走。我們可以在手機上快速安裝和切換各種不同的APP。同時，每天都有各種APP發(fā)布和升級，推陳出新，應接不暇，迭代與創(chuàng)新節(jié)奏根本停不下來。

NFV時代的通信網(wǎng)絡，何嘗不是如此？

什么是NFV？

過去，為了滿足網(wǎng)絡的高可靠性和高性能，網(wǎng)絡功能軟件運行于專用硬件之上。通信硬件設(shè)備無非包含了計算、存儲和交換等硬件資源，這些硬件資源和網(wǎng)絡功能軟件綁定在一起，如同一個封閉的盒子，各種盒子之間的資源是無法通用的。

所謂虛擬化技術(shù)，就是將這些計算、存儲和交換等硬件資源從封閉的盒子里解耦出來，用通用硬件代替，并組成一個巨大的硬件資源池。網(wǎng)絡功能的實現(xiàn)不再綁定于單一專用硬件資源，而是在這個通用的硬件資源池上創(chuàng)建虛擬機，用軟件部署的方式來實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡功能。

這就好比共享智能手機上的屏幕、處理和存儲資源，來創(chuàng)建不同的APP，代替那些老式的計算器、相機和游戲機。

用一張圖來說明...

VM：虛擬機（Virtual Machine）指通過軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。

Hypervisor：創(chuàng)建和運行虛擬機的管理程序

為什么要虛擬化？

隨著信息社會的發(fā)展，通信網(wǎng)絡就是如水電氣一樣的社會基礎(chǔ)設(shè)施，但是通信網(wǎng)絡比水電氣要求更高，它必須保持“一直連接”和“隨時可用”。可是，目前的網(wǎng)絡還做不到...

1）當發(fā)生自然災害或大型集會時，大量用戶同時接入使系統(tǒng)容量過載，不但影響用戶體驗，甚至還會引起系統(tǒng)宕機，導致大面積通信故障。為此，運營商通常不得不限制用戶接入。

2）網(wǎng)絡故障。對做通信維護的兄弟來說，可謂感之深，痛之切。一塊板卡壞了，導致大片區(qū)域通信中斷，無論刮風下雨、風吹日曬，維護人員都得搶在第一時間更換硬件恢復通信。但是，無論我們的速度多么快，網(wǎng)絡中斷總是會有的。

更悲催的是，沒有備件！

3）網(wǎng)絡擴容升級麻煩。當網(wǎng)絡需要擴容時，我們首先要規(guī)劃，向設(shè)備商購買設(shè)備，然后再請工程隊來安裝，可以說，網(wǎng)絡擴容升級也是一個比較麻煩和漫長的過程。

4）專用設(shè)備和維護費用昂貴。專用設(shè)備價格相對高昂，同時，為了維持網(wǎng)絡穩(wěn)定，運營商得養(yǎng)大批維護隊伍，盡管年年打折，但隨著網(wǎng)絡越來越龐大，維護成本依然居高不下。簡而言之，傳統(tǒng)網(wǎng)絡CAPEX和OPEX都很高。

NFV走了過來...

NFV有何優(yōu)點？對傳統(tǒng)運維有何顛覆性的改變？

我們從NFV的三個專業(yè)俗語說起：scaling（彈性伸縮）、healing（自愈）和instantiation（實例化）。

1）scaling（彈性伸縮）

過去，當容量過載時，我們只能簡單粗暴的限制用戶接入。有了scaling，當系統(tǒng)容量過載時，自動觸發(fā)“網(wǎng)絡擴容”，將網(wǎng)絡功能軟件自動安裝于通用硬件資源池之上，全過程實現(xiàn)在線安裝，無需中斷服務。

具體的講，Scaling就是網(wǎng)絡根據(jù)系統(tǒng)負荷狀態(tài)增加或刪除虛擬機（VM）或網(wǎng)絡功能軟件。當系統(tǒng)超負荷時，就在通用硬件資源上添加虛擬機（VM），稱為scale-out（擴容）；當系統(tǒng)負荷較輕，就刪除虛擬機（VM），稱為scale-in（縮容）。

Scaling分為自動Scaling和人工Scaling，人工Scaling由維護人員來判斷是否需要擴縮容，通常發(fā)生在自動Scaling難于執(zhí)行的情況下。在NFV早期，自動Scaling和人工Scaling將并存。未來，NFV的目標是實現(xiàn)全部自動Scaling。

自動Scaling過程如下圖所示：

　　2）healing（治愈）

NFV將軟件功能和傳統(tǒng)專用硬件分離，且采用通用的硬件，當硬件出現(xiàn)故障時，軟件會自動轉(zhuǎn)移到備份的硬件之上。網(wǎng)絡不再有服務中斷，真正實現(xiàn)高可靠的網(wǎng)絡。

具體的講，硬件故障時，VM轉(zhuǎn)移到備用硬件上，也就是將軟件重新灌于通用硬件上，維持服務的連續(xù)性。當VM出現(xiàn)故障時，重建VM即可。

和Scaling一樣，Healing也分為自動Healing和人工Healing，網(wǎng)絡最終將實現(xiàn)全自動Healing。

全自動Healing過程如下圖所示：

　　3）instantiation（實例化）

所謂實例化，意味著可以預先準備網(wǎng)絡服務。我們可以在通用硬件上準備好虛擬機，并將網(wǎng)絡功能軟件部署于虛擬機之上。一旦網(wǎng)絡需要調(diào)動資源，網(wǎng)絡功能軟件就可以根據(jù)網(wǎng)絡資源使用狀態(tài)實時啟動運行，實現(xiàn)自愈、自動Scaling和新業(yè)務部署等功能。

實例化縮短了網(wǎng)絡部署時間，可保證業(yè)務快速上線、調(diào)整或下線。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡的升級/擴容通常包括規(guī)劃、安裝、調(diào)測和測試等幾個步驟，是一個相對漫長的過程...

而引入NFV之后，網(wǎng)絡敏捷性大為提升，一個電信設(shè)備的部署周期可能從幾個月縮短為幾個小時，擴容周期從幾周擴展到幾分鐘，電信網(wǎng)絡新業(yè)務部署周期從數(shù)月級縮短到數(shù)周級...

　　NFV帶來的新問題

NFV在通用硬件上創(chuàng)建和遷移虛擬機，這需要網(wǎng)絡可實時追蹤虛擬機的創(chuàng)建和遷移。具體的講，當虛擬機創(chuàng)建時，必須建立網(wǎng)絡路由，這樣虛擬機才能通信。同樣，當虛擬機遷移到其它硬件上時，會攜帶IP地址和MAC地址，刪除老路由，創(chuàng)建新路由，實現(xiàn)動態(tài)路由切換。這就需要引入另一項技術(shù)——SDN來實現(xiàn)。

總之，NFV不僅是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡構(gòu)架的顛覆，也是對傳統(tǒng)設(shè)備商的一次沖擊，更是對傳統(tǒng)運維模式的一種顛覆式改變。維護與研發(fā)合并，軟件和云正在吞噬傳統(tǒng)通信，傳統(tǒng)運維正在慢慢被邊緣化...