NFV: 传统运维之殇

燚先生

一直想形象的说明什么是NFV（网络功能虚拟化），直到发现了这张图...

短短20年，大家曾经熟悉的计算器、相机、手表和游戏机等专用电子设备已经从大家生活中消失，被智能手机取代。

那些计算器、老式相机和游戏机，是硬件和App封闭于一体的专用设备，它们终被智能手机上的APP代替，这些APP共享运行于智能手机的屏幕、处理能力和存储空间。

一机在手，收走就走。大家可以在手机上快速安装和切换各种不同的APP。同时，每天都有各种APP发布和升级，推陈出新，应接不暇，迭代与创新节奏根本停不下来。

NFV时代的通信网络，何尝不是如此？

什么是NFV？

过去，为了满足网络的高可靠性和高性能，网络功能App运行于专用硬件之上。通信硬件设备无非包含了计算、存储和交换等硬件资源，这些硬件资源和网络功能App绑定在一起，如同一个封闭的盒子，各种盒子之间的资源是无法通用的。

所谓虚拟化技术，就是将这些计算、存储和交换等硬件资源从封闭的盒子里解耦出来，用通用硬件代替，并组成一个巨大的硬件资源池。网络功能的实现不再绑定于单一专用硬件资源，而是在这个通用的硬件资源池上创建虚拟机，用App部署的方式来实现传统网络功能。

这就好比共享智能手机上的屏幕、处理和存储资源，来创建不同的APP，代替那些老式的计算器、相机和游戏机。

用一张图来说明...

VM：虚拟机（Virtual Machine）指通过App模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
Hypervisor：创建和运行虚拟机的管理程序

为什么要虚拟化？

随着信息社会的发展，通信网络就是如水电气一样的社会基础设施，但是通信网络比水电气要求更高，它必须保持“一直连接”和“随时可用”。可是，目前的网络还做不到...

1）当发生自然灾害或大型***时，大量用户同时接入使系统容量过载，不但影响用户体验，甚至还会引起系统宕机，导致大面积通信故障。为此，运营商通常不得不限制用户接入。

2）网络故障。对做通信维护的兄弟来说，可谓感之深，痛之切。一块板卡坏了，导致大片区域通信中断，无论刮风下雨、风吹日晒，维护人员都得抢在第一时间更换硬件恢复通信。但是，无论大家的速度多么快，网络中断总是会有的。

更悲催的是，没有备件！

3）网络扩容升级麻烦。当网络需要扩容时，大家首先要规划，向设备商购买设备，然后再请工程队来安装，可以说，网络扩容升级也是一个比较麻烦和漫长的过程。

4）专用设备和维护费用昂贵。专用设备价格相对高昂，同时，为了维持网络稳定，运营商得养大批维护队伍，尽管年年打折，但随着网络越来越庞大，维护成本依然居高不下。简而言之，传统网络CAPEX和OPEX都很高。

NFV走了过来...

NFV有何优点？对传统运维有何颠覆性的改变？

大家从NFV的三个专业俗语说起：scaling（弹性伸缩）、healing（自愈）和instantiation（实例化）。

1）scaling（弹性伸缩）

过去，当容量过载时，大家只能简单粗暴的限制用户接入。有了scaling，当系统容量过载时，自动触发“网络扩容”，将网络功能App自动安装于通用硬件资源池之上，全过程实现在线安装，无需中断服务。

具体的讲，Scaling就是网络根据系统负荷状态增加或删除虚拟机（VM）或网络功能App。当系统超负荷时，就在通用硬件资源上添加虚拟机（VM），称为scale-out（扩容）；当系统负荷较轻，就删除虚拟机（VM），称为scale-in（缩容）。

Scaling分为自动Scaling和人工Scaling，人工Scaling由维护人员来判断是否需要扩缩容，通常发生在自动Scaling难于实行的情况下。在NFV早期，自动Scaling和人工Scaling将并存。未来，NFV的目标是实现全部自动Scaling。

自动Scaling过程如下图所示：

2）healing（治愈）

NFV将App功能和传统专用硬件分离，且采用通用的硬件，当硬件出现故障时，App会自动转移到备份的硬件之上。网络不再有服务中断，真正实现高可靠的网络。

具体的讲，硬件故障时，VM转移到备用硬件上，也就是将App重新灌于通用硬件上，维持服务的连续性。当VM出现故障时，重建VM即可。

和Scaling一样，Healing也分为自动Healing和人工Healing，网络最终将实现全自动Healing。

全自动Healing过程如下图所示：

3）instantiation（实例化）

所谓实例化，意味着可以预先准备网络服务。大家可以在通用硬件上准备好虚拟机，并将网络功能App部署于虚拟机之上。一旦网络需要调动资源，网络功能App就可以根据网络资源使用状态实时启动运行，实现自愈、自动Scaling和新业务部署等功能。

实例化缩短了网络部署时间，可保证业务快速上线、调整或下线。

传统网络的升级/扩容通常包括规划、安装、调测和测试等几个步骤，是一个相对漫长的过程...

而引入NFV之后，网络敏捷性大为提升，一个电信设备的部署周期可能从几个月缩短为几个小时，扩容周期从几周扩展到几分钟，电信网络新业务部署周期从数月级缩短到数周级...

NFV带来的新问题

NFV在通用硬件上创建和迁移虚拟机，这需要网络可实时追踪虚拟机的创建和迁移。具体的讲，当虚拟机创建时，必须建立网络路由，这样虚拟机才能通信。同样，当虚拟机迁移到其它硬件上时，会携带IP地址和MAC地址，删除老路由，创建新路由，实现动态路由切换。这就需要引入另一项技术——SDN来实现（码字太累，本文不先容）。

总之，NFV不仅是对传统网络构架的颠覆，也是对传统设备商的一次冲击，更是对传统运维模式的一种颠覆式改变。维护与研发合并，App和云正在吞噬传统通信，传统运维正在慢慢被边缘化...