[发明专利]虚拟网络功能扩容与缩容方法及系统

说明书

本发明公开了一种虚拟网络功能扩容与缩容方法及系统，涉及虚拟网络功能扩容与缩容领域，该方法包括以下步骤：采集历史业务负载数据并进行分析，对未来时间段的业务负载进行预测，根据预测结果判断是进行扩容还是缩容；以及根据任意两个虚拟网络功能VNF之间的切比雪夫距离，确定VNF相互之间的关联程度，将需要扩容或缩容的多个VNF按照关联程度进行分组，形成多个扩容组或缩容组，对每个扩容组中包含的VNF同时进行扩容，或对每个缩容组中包含的VNF同时进行缩容。本发明中的虚拟网络功能扩容与缩容方法能从全局最优的角度实现虚拟网络功能的扩容与缩容。

技术领域

本发明涉及虚拟网络功能扩容与缩容领域，具体涉及一种虚拟网络功能扩容与缩容方法及系统。

背景技术

虚拟网络功能管理器检测到虚拟机VM(Virtual Machine)无法处理当前业务负载时，可以通过热迁移的方式将虚拟网络功能迁移至性能更高的虚拟机上，迁移过程对用户是透明的，整个迁移期间将保持业务运行时所有网络连接、所有应用程序的状态，同时尽量减小迁移时间。虚拟机迁移内容包括内存数据、网络连接、文件系统、各种资源的迁移，需要保证迁移前后源虚拟机与目的虚拟机状态与数据的一致性。

虚拟机迁移过程中的关键是对内存状态数据的处理，其中VMotion与Xen-Motion采用预拷贝方法，由虚拟机管理程序将内存页面统一标识为脏页面(dirty page)，然后通过多轮的内存拷贝过程将内存状态数据从源虚拟机迁移至目的虚拟机，迁移过程中通过位图进行控制。随着虚拟机迁移过程的执行，内存数据逐步被传送到目的虚拟机，当需要传输的内存数据量低于事先设定的门限值时停止迭代，将最后一轮产生的脏页数据全部拷贝到目的虚拟机，启动目的虚拟机，停止源虚拟机。在虚拟机迁移过程中，为了防止迭代次数过多导致时间过长，可以设置迭代次数门限值，当迭代次数超过门限值后，直接跳出循环并执行最后一轮迭代，拷贝脏页数据，启动目的虚拟机并停止源虚拟机。

受限于网络带宽，内存拷贝可能会导致迁移时间过长，可以采用Wkdm、Delta等压缩技术对内存数据进行处理，在源虚拟机上进行内存数据压缩，在目的虚拟机上解压缩。针对迁移过程中内存数据重复冗余的特点，可利用冗余数据消除方法减少重复冗余内存数据的拷贝。

目前的开源基础设施即服务IaaS(Infrastructure as a Service)平台OpenStack支持两种类型的虚拟机迁移，即在线迁移和块迁移。在线迁移将实例信息保存在共享存储中，而块迁移需要同时迁移实例内存数据和磁盘文件数据。在虚拟机迁移过程中，OpenStack首先进行迁移条件审核，包括权限、参数、目的主机内存容量、源主机与目的虚拟机管理程序版本等。通过审核以后，调用libvirt接口，把源主机迁移到目的主机。迁移过程中，采用轮循等检测方法跟踪虚拟机迁移状态，直到迁移成功。

网络功能虚拟化环境下，虚拟网络功能运行于虚拟机VM的客户操作系统Guest OS中，当业务负载增加或缩减时，需要对虚拟网络功能进行扩容与缩容，采用的主要方法是为虚拟网络功能分配更合适的虚拟机，并将虚拟网络功能正在处理的业务数据迁移到新的虚拟机上。

但是一个具体的网络服务NS(Network Service)包括多个虚拟网络功能，业务负载的增加或减少会导致多个虚拟网络功能需要扩容或缩容，传统的方式仅仅从单个虚拟网络功能业务伸缩的角度来考虑问题，往往达不到全局最优。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能从全局最优的角度实现虚拟网络功能的扩容与缩容的虚拟网络功能扩容与缩容方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种虚拟网络功能扩容与缩容方法，该方法包括以下步骤：

采集历史业务负载数据并进行分析，对未来时间段的业务负载进行预测，根据预测结果判断是进行扩容还是缩容；以及