[发明专利]一种轻量级网络功能虚拟化系统及其虚拟化方法

说明书

本发明公开了一套通用的轻量级的网络功能虚拟化系统以及相应的虚拟化方法，以目前数据中心中流行的虚拟交换机管道技术为基础，为目前大多数的虚拟化网络功能VNF提供了简便通用的应用程序接口API，VNF采用轻量级远程调用协议JSONRPC调用应用程序接口API，能够实现对本地软件定义网络SDN流表的直接控制，从而能够进一步向其写入VNF的部分功能，最终实现了VNF部分功能本地完成。利用本发明虚拟化系统和虚拟化方法实现网络功能虚拟化，避免将网络流量全部导入远程的VNF处理，减轻了VNF负载；同时，部分流量不再导入远程VNF，减缓了网络的负载，同时缩短了通讯时延。

技术领域

本发明涉及软件定义网络SDN和网络功能虚拟化NFV领域，尤其涉及一种轻量级网络功能虚拟化系统及其虚拟化方法。

背景技术

网络功能虚拟化是指通过通用软件替代专用物理设备的技术。以云操作系统OpenStack中Neutron模块的初始网络模型为例，模型中虚拟路由器和NAT这两种网络功能被部署在了一个单独的物理结点上，作为网络节点，所有的通讯都必须通过网络结点(也可以部署在虚拟机中，只是性能更差)。在该网络模型中，不同网段之间的通讯需要通过虚拟路由器，同时相同网段之间的通讯也需要通过虚拟路由器，这导致网络节点的负载太高，由软件实现的虚拟路由器完全成为了性能瓶颈。

后来对Neutron模块的优化也都致力于消除网络结点的性能瓶颈，社区的DVR解决方案，华为的DragonFlow解决方案及OVN解决方案等等都是如此。其实不仅仅是使用最为频繁的虚拟路由器会成为网络瓶颈，只要特定的服务功能链(Service Function Chain，以下简称为SFC)使用比较频繁，在该条SFC中由软件实现的虚拟网络功能均可能成为性能瓶颈，所以如果上面的网络模型能够找到一个行之有效的解决方案，对其他的虚拟网络功能均有借鉴意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种轻量级网络功能虚拟化系统及其虚拟化方法，作为一套通用的轻量级的NFV(NetworkFunctionVirtualization)框架，以目前数据中心中流行的虚拟交换机管道技术为基础，采用开源项目networking-ovn，软件版本为924b74b，为目前大多数的VNF(VirtualNetworkFunction)提供了简便通用的API，本发明框架简称为DFI。

技术方案：为实现上述目的，本发明中的一种轻量级网络功能虚拟化系统，基于虚拟交换机管道技术，包括：

通用API模块，提供虚拟网络功能的函数调用接口；所述虚拟网络功能分解为若干个子功能；

心跳检测模块，检测虚拟网络功能的子功能是否失效，若失效则删除该子功能的相关规则；

生命周期管理器，生成子功能规则的持续时间参数；

规则产生器，根据所述心跳检测模块和所述生命周期管理器产生子功能的流规则；

流规则注入器，将规则产生器产生的流规则根据OVSDB协议翻译成南向数据库能够识别的规则，并写入数据库中；

所述函数调用接口实现对所述心跳检测模块、生命周期管理器、规则产生器和流规则注入器的调用。

相应地，本发明采用上述的轻量级网络功能虚拟化系统，还公开了一种轻量级网络功能虚拟化方法，该方法包括以下步骤：

(1)对于服务功能链中的每一个网络功能，抽象出其所有能够虚拟化的基本操作作为该网络功能的子功能，将这些基本操作按照调用顺序形成操作链；

(2)按照操作链的顺序依次调用所述通用API模块中各子功能对应的API接口，API接口调用所述规则产生器按照OpenFlow规则生成相应的操作规则；

(3)API接口向心跳检测模块注册所生成的操作规则，以便后期失效时自动删除；