完整驗(yàn)證NFV的性能

思博倫通信

思博倫技術(shù)專欄

完整驗(yàn)證NFV的性能

思博倫通信

編者按：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）可以提供許多優(yōu)勢(shì)，包括幫助網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)潛在的成本縮減，以及通過敏捷性來發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)更高營(yíng)收的機(jī)遇。然而，由于基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)中可以有多種方案，因此這種敏捷性潛力也會(huì)在性能、可靠性和安全性方面產(chǎn)生更多的不確定性。在一個(gè)軟件定義的云棧中，運(yùn)營(yíng)商要想實(shí)現(xiàn)NFV的成功部署，跨越所有邊界的全局性和連續(xù)性驗(yàn)證必不可少。思博倫通信的《完整驗(yàn)證NFV的性能》一文對(duì)思博倫NFV解決方案進(jìn)行了詳細(xì)研究和介紹。思博倫NFV解決方案可驗(yàn)證所有的云棧層和待測(cè)NFV組件，并且可以通過隔離的方式精確查找問題的根源；可以幫助廠商和運(yùn)營(yíng)商提高其產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，并且在設(shè)計(jì)和集成過程中做出更明智的決策。由于需要測(cè)試的排列組合數(shù)量巨大，驗(yàn)證過程的自動(dòng)化已成為必然的選擇。只有利用協(xié)調(diào)被測(cè)組件和測(cè)試仿真接口的能力，才有可能在NFV環(huán)境中實(shí)現(xiàn)完整的自動(dòng)化。

1 引言

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）可以提供許多優(yōu)勢(shì)，包括幫助網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)潛在的成本縮減，以及通過敏捷性來發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)更高營(yíng)收的機(jī)遇。然而，由于基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)中可以有多種方案，因此這種敏捷性潛力也會(huì)在性能、可靠性和安全性方面產(chǎn)生更多的不確定性。在一個(gè)軟件定義的云棧中，運(yùn)營(yíng)商要想實(shí)現(xiàn)NFV的成功部署，跨越所有邊界的全局性和連續(xù)性驗(yàn)證必不可少。

2 簡(jiǎn)介

NFV可通過虛擬化計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提供網(wǎng)絡(luò)功能。這些網(wǎng)絡(luò)功能，在過去只能使用專用的硬件聯(lián)網(wǎng)解決方案才能實(shí)現(xiàn)。在NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，部分或所有采用電纜連接的物理網(wǎng)絡(luò)組件，均被虛擬計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施中的虛擬機(jī)替代。在NFV術(shù)語(yǔ)中，提供每種功能服務(wù)的虛擬機(jī)便被稱為虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）。VNF被部署在一個(gè)商用或開源監(jiān)視程序中，虛擬交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。這些虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也可以是開源或商用產(chǎn)品，并采用集成到商用市售（COTS）計(jì)算/服務(wù)器硬件中的物理網(wǎng)絡(luò)適配器來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

路由、安全性和負(fù)載均衡等其它網(wǎng)絡(luò)功能，都可以使用單虛擬機(jī)或多虛擬機(jī)服務(wù)鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中的虛擬機(jī)來實(shí)施。通用計(jì)算硬件與NFV軟件結(jié)合在一起后，能夠有效地降低成本，并且利用高密度網(wǎng)絡(luò)適配器來擴(kuò)大多核心處理器的規(guī)模，從而降低專用聯(lián)網(wǎng)硬件的資本支出。由于NFV所承諾的敏捷性和靈活性，數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都有采用NFV的意愿。通過采用自動(dòng)化來協(xié)調(diào)云環(huán)境中不同租戶（客戶）或系統(tǒng)（應(yīng)用/服務(wù)）不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還有可能縮減更多的運(yùn)營(yíng)成本。

圖1 虛擬和物理VNF互聯(lián)

3 驗(yàn)證NFV環(huán)境

業(yè)界通常認(rèn)為NFV可以應(yīng)用于一系列的數(shù)據(jù)中心和傳輸網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。服務(wù)商和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商可以使用NFV，以更大的深度和廣度來驗(yàn)證各類服務(wù)。還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重新配置，利用融合了各類租戶網(wǎng)絡(luò)功能不同組合的NFV服務(wù)鏈，來滿足彈性的隨需式使用案例。數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和云供應(yīng)商都可以使用NFV，來解決各類尖銳的云基礎(chǔ)設(shè)施多租用問題，例如隨需式數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、租戶隔離/安全風(fēng)險(xiǎn)以及吵鬧鄰居造成的性能惡化。

圖1顯示的是服務(wù)鏈中VNF之間的互聯(lián)，其中環(huán)形是下層虛擬設(shè)備的簡(jiǎn)略表示。VNF至物理網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）的連接被描繪會(huì)橙色，而且既可以類似于以藍(lán)色顯示的VNF之間的連接，也可以是一種允許VNF直接訪問物理以太網(wǎng)接口的特殊接口類型。這種直接訪問通常便于在包含虛擬設(shè)備的物理網(wǎng)絡(luò)接口與VNF之間實(shí)現(xiàn)更高的包轉(zhuǎn)發(fā)性能。這種直接訪問所采用的技術(shù)包含PCI吞吐量（（IntelVT-d或AMD-Vi）和單個(gè)根I/O虛擬化及共享（SR-IOV）等技術(shù)，而且必須得到下層硬件（計(jì)算平臺(tái)、網(wǎng)卡）和監(jiān)視程序軟件的支持。

圖2取自O(shè)penStack云管理員指南，在一個(gè)潛在的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中描繪出了圖上部的虛擬機(jī)（或潛在的VNF）之間的接口，以及圖下部的物理以太網(wǎng)接口。實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)互聯(lián)的替代方法還有很多。這些方法在很大程度上取決于所用的監(jiān)視程序，并且可能采用監(jiān)視程序固有的原生方法，也可以使用共享式設(shè)備（如Linux橋）或使用軟件定義的聯(lián)網(wǎng)（SDN）開源，例如Open vSwitch（OVS）或商用虛擬交換解決方案。圖2顯示的是在一個(gè)OpenStack上下文環(huán)境中使用OVS，其中VLAN封裝用于在物理交換層進(jìn)行分配。OVS可用于一個(gè)SDN設(shè)置中，通過明確控制轉(zhuǎn)發(fā)表的內(nèi)容，來對(duì)虛擬交換層進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。然而，它也可以用于靜態(tài)環(huán)境中，而在此類環(huán)境中，虛擬交換機(jī)的運(yùn)行方式類似于包含L2橋接域、MAC地址學(xué)習(xí)和VLAN標(biāo)簽等特性的物理交換機(jī)。在后一種場(chǎng)景中，OVS可充當(dāng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Linux橋，但可以提供更多選擇的優(yōu)勢(shì)（如可更方便地建立用于監(jiān)視的端口映射）和可配置性。

圖2中顯示的虛擬設(shè)備詳情已經(jīng)超出了本文所討論的內(nèi)容范圍。然而，采用該圖的重點(diǎn)在于，突顯該場(chǎng)景中虛擬機(jī)與物理網(wǎng)絡(luò)接口之間的9個(gè)接口或邊界。在讀者看來，所有這些軟件層所產(chǎn)生的影響都是再明顯不過了－該場(chǎng)景中的包轉(zhuǎn)發(fā)性能無(wú)法與高速以太網(wǎng)接口（10/40G以太網(wǎng)）上專門為處理小包尺寸下線速負(fù)載的物理網(wǎng)絡(luò)相提并論。服務(wù)器計(jì)算的大趨勢(shì)正在不斷演化，而且隨著Intel和AMD等計(jì)算廠商所提供的虛擬至物理接口技術(shù)不斷進(jìn)步，虛擬交換效率低下的問題正在所到改善。根據(jù)部署場(chǎng)景的不同，圖2中的虛擬設(shè)備層也可以濃縮為一個(gè)Linux橋。

圖2 一臺(tái)虛擬機(jī)/監(jiān)視程序中的客戶操作系統(tǒng)與主機(jī)操作系統(tǒng)中共享式物理網(wǎng)絡(luò)接口卡之間的各種Linux虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（資料來源：OpenStack云管理員指南）

4 NFV存在不確定性

盡管NFV可以為網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商帶來諸多好處，但在選擇技術(shù)、配置基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化性能和強(qiáng)化性能方面，仍然存在諸多的不確定性。NFV的靈活性優(yōu)勢(shì)也會(huì)增加必須考慮的排列組合的數(shù)量，而且這種增加往往會(huì)以指數(shù)方式大量呈現(xiàn)。那些發(fā)布基于專有硬件聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的廠商，完全有能力將解決方案的數(shù)量限定在有限的使用案例上，并且可以對(duì)嵌入軟件與運(yùn)營(yíng)商硬件組件之間的互動(dòng)加以優(yōu)化。在過去，驗(yàn)證核心功能的重任往往要由網(wǎng)絡(luò)廠商來承擔(dān)。今天的NFV大趨勢(shì)正在將這種負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到部署NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)商肩上，而網(wǎng)絡(luò)廠商仍然需要承擔(dān)在不同硬件（計(jì)算平臺(tái)、物理交換層）和軟件基礎(chǔ)設(shè)施（監(jiān)視程序、全局云棧、公共云等）中驗(yàn)證NFV軟件的職責(zé)。

思博倫在COTS計(jì)算及NFV軟件經(jīng)驗(yàn)測(cè)試方面的成功經(jīng)驗(yàn)表明，性能的巨大差異在所難免，而且取決于多個(gè)關(guān)鍵的變量，其中包括：

●分配給為VNF服務(wù)的虛擬機(jī)的計(jì)算資源，但分配得越多，并不一定就能轉(zhuǎn)換為更高的性能。

●物理聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和虛擬網(wǎng)絡(luò)組件（虛擬基礎(chǔ)設(shè)施）之間的接口配置。

●連接VNF的虛擬聯(lián)網(wǎng)替代技術(shù)的選擇。

由于需要評(píng)估聯(lián)網(wǎng)能力時(shí)否能在不同的云棧環(huán)境中正常工作，因此驗(yàn)證的任務(wù)已經(jīng)超出了性能測(cè)試的范疇，而變得更為復(fù)雜。

云基礎(chǔ)設(shè)施驗(yàn)證方面的挑戰(zhàn)：

由于NFV通過一個(gè)包含眾多硬件和軟件層的云棧來提供，因此它會(huì)帶來形形色色的多種驗(yàn)證挑戰(zhàn)。典型的云棧如圖3所示，其中的硬件組件以暗藍(lán)色表示，而虛擬/應(yīng)用軟件組件以亮藍(lán)色表示。根據(jù)部署場(chǎng)景和所用具體技術(shù)的不同，可能會(huì)有很大的不同，而且不一定會(huì)包含所以描繪出的組件。例如，為多個(gè)租戶提供匯聚路由的運(yùn)營(yíng)商N(yùn)FV使用案例可能不包含應(yīng)用/db、客戶操作系統(tǒng)存儲(chǔ)虛擬化或NAS/SAN存儲(chǔ)組件。但數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商的NFV使用案例則可能包含所有已描繪出的組件。

圖3 NFV部署的云基礎(chǔ)設(shè)施

在監(jiān)視程序中會(huì)使用VNF來提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化。這些虛擬機(jī)將擁有分配到的計(jì)算和虛擬機(jī)鏡像存儲(chǔ)資源，并且可以通過駐留在中間件層中的OpenStack NovaCompute等云管理軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。其中，一部分VNF還可以具備SDN接口，例如使用OpenFlow協(xié)議來動(dòng)態(tài)控制OVS實(shí)例的轉(zhuǎn)發(fā)表。在本案例中，OpenFlow控制器還可以駐留在中間件層中。

VNF可以在應(yīng)用/服務(wù)層之前的服務(wù)鏈中組合在一起，在云數(shù)據(jù)中心使用案例中提供安全性和負(fù)載均衡。除非應(yīng)用/服務(wù)負(fù)載在計(jì)算結(jié)點(diǎn)上本地化，VNF將可以通過服務(wù)器網(wǎng)卡連接至外部物理交換結(jié)構(gòu)，并且常常會(huì)使用VLAN或VXLAN形式的封閉，起到在物理結(jié)構(gòu)上加快流量隔離和轉(zhuǎn)發(fā)的作用。在大數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)中心使用案例中，外部存儲(chǔ)通常會(huì)被用于直連存儲(chǔ)（DAS）之上，并且擁有自己的物理聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，尤其是用于光纖通道（FC）等塊技術(shù)中。VNF不太可能使用外部存儲(chǔ)，但其流量可能使用相同的網(wǎng)卡/融合有物理結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)通道，因此必須在驗(yàn)證NFV部署的整個(gè)云棧環(huán)境時(shí)將其考慮在內(nèi)。要想讓驗(yàn)證解決方案能夠跨越圖3所示的所有邊界進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試解決方案必須具備物理和虛擬雙重屬性，并且在基礎(chǔ)設(shè)施的內(nèi)部和外部均擁有測(cè)試接口。云棧組件必須能夠通過多維度仿真實(shí)現(xiàn)隔離，從而精確地找出功能和性能問題。另外，在執(zhí)行系統(tǒng)測(cè)試時(shí)必須能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)層進(jìn)行驗(yàn)證，找出復(fù)雜問題相互依存的根源所在。在驗(yàn)證駐留在VNF中并與物理交換結(jié)構(gòu)相互作用的轉(zhuǎn)發(fā)和IP服務(wù)時(shí)，需要用到L2/3主機(jī)和路由器仿真。存儲(chǔ)和應(yīng)用協(xié)議仿真能夠在驗(yàn)證負(fù)載均衡和安全功能等有狀態(tài)第4～7層VNF時(shí)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。此外，還需要對(duì)NFV基礎(chǔ)設(shè)施所服務(wù)的終端服務(wù)/應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證。由于靈活性的緣故，NFV會(huì)增加必須執(zhí)行的測(cè)試排列組合數(shù)量，而且遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的專用硬件聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此如果在測(cè)試/仿真和協(xié)調(diào)層不具備自動(dòng)化，則僅使用手動(dòng)方法時(shí)根本不可能提供充分的測(cè)試覆蓋能力。協(xié)調(diào)層的自動(dòng)化使被測(cè)的云棧/NFV基礎(chǔ)設(shè)施能夠在被修改后，在開發(fā)和集成檢查點(diǎn)期間連續(xù)運(yùn)行大量必需的測(cè)試案例。

5 思博倫的NFV驗(yàn)證解決方案

（1）跨邊界的NFV驗(yàn)證

在過去的20年中，思博倫所確立的一項(xiàng)關(guān)鍵核心競(jìng)爭(zhēng)力就是，構(gòu)建專用的硬件（基于FPGA），并使之能夠在高速以太網(wǎng)測(cè)試接口上以線速實(shí)現(xiàn)第2/3層流量生成和分析。這樣便可以對(duì)所有關(guān)鍵的第2/3層流量屬性施加決定性的精確控制，其中包括幀尺寸、封裝、主機(jī)仿真規(guī)模（數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的MAC/IP地址）和負(fù)載。利用這些生成引擎，可以仿真出真實(shí)的IP多樣性，并且可以與同樣高性能的分析器引擎結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)流的高級(jí)跟蹤和統(tǒng)計(jì)分析。SpirentTestCenter平臺(tái)是一種統(tǒng)一架構(gòu)，能夠以不同規(guī)格的機(jī)箱和共享式測(cè)試模塊，提供此項(xiàng)能力，并且長(zhǎng)期用于測(cè)試專用的路由/交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。同時(shí)，這些解決方案也可以用于驗(yàn)證NFV基礎(chǔ)設(shè)施。

圖4顯示的是SpirentTestCenter第2/3層測(cè)試模塊如何用于測(cè)試一個(gè)映射到4個(gè)網(wǎng)卡接口上的簡(jiǎn)單的虛擬路由VNF。這種形式的測(cè)試使我們能夠?qū)θ菁{NFV的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管道空間加以定性。通過在下層管道中暴露各種瓶頸，可以找出計(jì)算平臺(tái)中——從服務(wù)器物理網(wǎng)卡，到被測(cè)VNF和跨越虛擬/物理邊界的物理網(wǎng)卡——所具備端對(duì)端最大包轉(zhuǎn)發(fā)/處理性能。這種形式測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是，能夠以確定性的方式測(cè)量入向（流來源）端口的負(fù)載，以及出向（流出口）端口的接收負(fù)載。單向（與往返相對(duì)應(yīng)）包在時(shí)間上的時(shí)延、時(shí)延分布和時(shí)延變化，都可以得到精確的測(cè)量，且精度分辨率可達(dá)10納秒，因此可以將NFV包轉(zhuǎn)發(fā)性能與專用交換機(jī)/路由器硬件解決方案進(jìn)行細(xì)致的對(duì)比。我們可以使用事實(shí)上的RFC標(biāo)準(zhǔn)方法，在不同的場(chǎng)景中對(duì)整個(gè)被測(cè)計(jì)算環(huán)境執(zhí)行基準(zhǔn)測(cè)試。這些場(chǎng)景包括：

●網(wǎng)卡至PCI-E插槽安裝，并考慮PCI-E通道寬度和與CPU的互聯(lián)。

●使用雙向流量可對(duì)多端口網(wǎng)卡進(jìn)行評(píng)估。

●不同包尺寸下的端口對(duì)、部分網(wǎng)格和全網(wǎng)格流量模式。

●分配給VNF的計(jì)算資源（邏輯CPU核心和內(nèi)存），包括巨形頁(yè)面等內(nèi)存后備方案。

兩壩肩測(cè)點(diǎn)水來源主要有兩點(diǎn)，即庫(kù)內(nèi)入滲、山體滲水。庫(kù)內(nèi)入滲包括壩體滲水、壩體與山體接觸滲水及繞壩滲水。山體滲水主要是巖體裂隙發(fā)育，降水入滲等形成的巖體內(nèi)地下水發(fā)育?？變?nèi)水位高低受庫(kù)水位影響小于降水影響，測(cè)點(diǎn)與庫(kù)水位相關(guān)性等分析應(yīng)剔除降水因素影響。本項(xiàng)目數(shù)據(jù)采取7月20日后汛期結(jié)束、庫(kù)水位相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段分析，工程所在地洪水以融雪性洪水為主降水稀少，其他類似項(xiàng)目的相關(guān)性分析應(yīng)將降水納入影響因子。

●至VNF的不同磁盤/存儲(chǔ)映射（如果VNF需要從存儲(chǔ)頻繁讀/寫的話）。

●在啟用輸入/輸出內(nèi)存管理單元（IOMMU）時(shí)使用IntelVT-d的PCI吞吐量支持。

在許多情況下，由于所部署NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的問題，或者是因?yàn)闊o(wú)出向物理網(wǎng)絡(luò)接口映射的VNF至VNF互連的驗(yàn)證需求，使用第2/3層流量的端對(duì)端NFV驗(yàn)證并不適用。這一點(diǎn)在圖5中有明確的顯示。在這種情況下，被測(cè)的是相同的VNF虛擬路由器。然而，虛擬路由器在部署時(shí)右側(cè)連接了額外的虛擬機(jī)，并連接至主機(jī)應(yīng)用/服務(wù)層。藍(lán)色圈表示虛擬機(jī)至虛擬機(jī)的互連，可以是共享的Linux或OVS橋接，而它們最終將會(huì)連接至應(yīng)用/服務(wù)層。

圖4 利用SpirentTestCenter第2/3層流量生成/分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)的端對(duì)端驗(yàn)證

該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使虛擬路由器能夠以隔離的方式，跨越物理和虛擬設(shè)備（橋接）的邊界獲得驗(yàn)證。測(cè)試流量將從連接至物理網(wǎng)卡的物理SpirentTestCenter測(cè)試端口通過，并傳至連接至共享橋接的虛擬思博倫測(cè)試端口。這樣就引出了驗(yàn)證NFV過程中另外一個(gè)關(guān)鍵的思博倫解決方案組件—虛擬測(cè)試端口。思博倫可提供與虛擬機(jī)相同形式的生成/分析引擎。測(cè)試流量可以從物理至虛擬端口生成并獲得分析，使NFV/虛擬基礎(chǔ)設(shè)施能夠以由外而內(nèi)和由內(nèi)而外的方式接受測(cè)試。

思博倫的物理和虛擬測(cè)試接口在特性集方面擁有接近的奇偶校驗(yàn)特性，唯一的主要區(qū)別就是包時(shí)延測(cè)量的分辨率有所下降。

圖5 使用思博倫物理和虛擬測(cè)試端口的跨越虛擬橋接物理至虛擬驗(yàn)證

（2）多維度自動(dòng)化

要確定主機(jī)計(jì)算環(huán)境的2/3層包轉(zhuǎn)發(fā)性能，將上面章節(jié)中簡(jiǎn)要描述的虛擬設(shè)備和第3層VNF互聯(lián)在一起至關(guān)重要，因?yàn)樘摂M交換基礎(chǔ)設(shè)施仍然缺乏專用路由器/交換機(jī)硬件設(shè)備所具備的性能，而且其在多種條件下的包丟失和時(shí)延也更加嚴(yán)重。但NFV驗(yàn)證需要仿真多種不同的控制層協(xié)議，并且使用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的4～7層應(yīng)用協(xié)議。實(shí)現(xiàn)所有這些維度自動(dòng)化的能力非常關(guān)鍵，因?yàn)椴粩嘧兓谋O(jiān)視程序或虛擬交換參數(shù)可能急劇改變NFV的性能剖面。供應(yīng)或協(xié)調(diào)下層NFV/虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的能力也非常有必要，因?yàn)槿绻荒芤猿绦蚍绞娇刂圃摼S度，完整的自動(dòng)化將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。圖6展示了另外一個(gè)需要4～7層應(yīng)用流量生成的NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。有狀態(tài)防火墻等安全設(shè)備和負(fù)載均衡器等其它應(yīng)用感知設(shè)備不會(huì)傳送3層流量，因此需要真正的應(yīng)用負(fù)載來對(duì)其加以驗(yàn)證。如圖6所示，NFV服務(wù)鏈（連網(wǎng)VNF的序列）通常會(huì)包含這些類型的功能。在過去超過十年的時(shí)間里，思博倫一直在開發(fā)Avalanche平臺(tái)，一種先進(jìn)的應(yīng)用協(xié)議仿真解決方案。該解決方案可以每秒同時(shí)生成數(shù)百萬(wàn)個(gè)有狀態(tài)（TCP）連接或仿真用戶。針對(duì)高性能場(chǎng)景，思博倫已經(jīng)將Avalanche打包為一種基于硬件的設(shè)備形態(tài)，同時(shí)也提供所圖6左側(cè)所示的虛擬機(jī)形態(tài)。

有狀態(tài)NFV服務(wù)鏈應(yīng)當(dāng)使用Avalanche平臺(tái)進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，利用連接容量測(cè)試確定其用戶擴(kuò)展能力，測(cè)量出應(yīng)用會(huì)話事務(wù)發(fā)生過程中，服務(wù)鏈可以保持的開放或并發(fā)連接總數(shù)。在驗(yàn)證的過程中，NFV服務(wù)鏈處理應(yīng)用事務(wù)連接的速率至關(guān)重要，因?yàn)樵S多使用案例中都存在連接速率突然變化的終端用戶流量，例如所有用戶在上午同時(shí)登錄，或發(fā)生新聞事件時(shí)用戶發(fā)起的Web搜索風(fēng)暴等。峰值測(cè)試案例可用于測(cè)量NFV服務(wù)鏈每秒可處理的最大連接/事務(wù)速率。

利用圖6中的思博倫Avalanche，可以對(duì)NFV服務(wù)鏈（防火墻、負(fù)載均衡器和VNF互連）和終端應(yīng)用/服務(wù)一起作為一個(gè)系統(tǒng)來驗(yàn)證。Avalanche可以仿真客戶端及其在Web（HTTP）、文件、即時(shí)消息、流視頻、存儲(chǔ)和其它多種協(xié)議上的應(yīng)用事務(wù)。Avalanche平臺(tái)還包含高性能的應(yīng)用服務(wù)器仿真，可在不使用真實(shí)應(yīng)用服務(wù)器虛擬機(jī)（將圖6中的右側(cè)用Reflector實(shí)例替代）的情況下實(shí)現(xiàn)NFV服務(wù)鏈的隔離。

圖6還顯示了思博倫虛擬部署管理器如何協(xié)調(diào)或供應(yīng)被測(cè)的NFV基礎(chǔ)設(shè)施（NVFVNF或其它虛擬機(jī)）和思博倫虛擬測(cè)試接口（思博倫Avalanchevirtual或STCvirtual實(shí)例）。這樣就為思博倫測(cè)試端口（物理或虛擬）支持的其它仿真維度添加了協(xié)調(diào)維度，實(shí)現(xiàn)了完整的自動(dòng)化解決方案。利用基準(zhǔn)測(cè)試案例實(shí)現(xiàn)的NFV服務(wù)鏈自動(dòng)化安置，可以實(shí)現(xiàn)NFV基礎(chǔ)設(shè)施最優(yōu)化配置的融合。

圖6 思博倫虛擬部署管理器可協(xié)調(diào)思博倫的測(cè)試虛擬機(jī)和被測(cè)NFV基礎(chǔ)設(shè)施

圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制使用案例的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖示

圖7顯示的是思博倫測(cè)試接口如何在路由和SDN維度中實(shí)現(xiàn)控制層仿真能力，以便對(duì)更復(fù)雜的NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加以驗(yàn)證。SpirentTestCenter虛擬接口（頂上）可以仿真SDN維度中的OpenFlow控制器，在數(shù)據(jù)庫(kù)虛擬機(jī)互連池中，對(duì)帶虛擬路由器VNF的的Open vSwitch（OVS）橋接的轉(zhuǎn)發(fā)表實(shí)施控制。數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制可能以vRouterVNF的方式，發(fā)生在池中或不同的數(shù)據(jù)中心之間。商業(yè)邏輯將會(huì)控制哪些數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例處于活動(dòng)狀態(tài)，以及復(fù)制事件在實(shí)際部署過程中的何時(shí)發(fā)生。通過使用所描繪的測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，DevOps工程師可以認(rèn)真考慮其商業(yè)邏輯是否適用。另外一個(gè)Spirent TestCenter虛擬接口（左側(cè)）可用于仿真路由器，并將路由注入vRouterVNF。還有一個(gè)接口（底部）則可用于發(fā)送指向已公告路由的流量。此外，還可以評(píng)價(jià)vRouterVNF的控制層擴(kuò)展能力，并對(duì)OVS/vRouter組合的第3層吞吐量執(zhí)行基準(zhǔn)測(cè)試。

圖8再次顯示了在圖3中呈現(xiàn)過的云棧圖，但也疊加了思博倫豐富產(chǎn)品組合所支持的所有數(shù)據(jù)層、控制層、協(xié)調(diào)層和攻擊層維度。數(shù)據(jù)層仿真還擴(kuò)展到了應(yīng)用、存儲(chǔ)和2/3層流量生成及分析能力上，并且以藍(lán)色高亮顯示。思博倫可以仿真控制層協(xié)議，包括SDN/ Openflow、路由，以及利用虛擬機(jī)遷移等監(jiān)視程序事件，在基礎(chǔ)設(shè)施上添加額外壓力的能力。

圖8 思博倫的多維度自動(dòng)化，展示思博倫如何仿真所有必要的維度，對(duì)云棧中的NFV/虛擬基礎(chǔ)設(shè)施執(zhí)行全局性的驗(yàn)證

思博倫虛擬部署管理器可用于控制協(xié)調(diào)層，將NFVVNF和思博倫虛擬測(cè)試接口都融入NFV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。最后，Avalanche平臺(tái)（虛擬/物理）還可用于控制攻擊層，以及存儲(chǔ)/應(yīng)用協(xié)議。攻擊層包含發(fā)起分布式拒絕服務(wù)（DDoS）攻擊的能力，而這種攻擊可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和Web服務(wù)產(chǎn)生干擾。客戶側(cè)漏洞和惡意軟件也可與合法流量一同注入，對(duì)防火墻、入侵阻止系統(tǒng)（IPS）和其它網(wǎng)絡(luò)層安全設(shè)備的安全效能加以驗(yàn)證。這些威脅也可以瞄準(zhǔn)以NFV基礎(chǔ)設(shè)施為前端的應(yīng)用和服務(wù)，使之得到強(qiáng)化并具備抵御跨站點(diǎn)腳本或SQL注入攻擊等應(yīng)用層漏洞的能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

思博倫的NFV解決方案可驗(yàn)證所有的云棧層和待測(cè)NFV組件，并且可以通過隔離的方式精確查找問題的根源。它可以幫助廠商和運(yùn)營(yíng)商提高其產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，并且在設(shè)計(jì)和集成過程中做出更明智的決策。由于需要測(cè)試的排列組合數(shù)量巨大，驗(yàn)證過程的自動(dòng)化已成為必然的選擇。只有利用協(xié)調(diào)被測(cè)組件和測(cè)試仿真接口的能力，才有可能在NFV環(huán)境中實(shí)現(xiàn)完整的自動(dòng)化。