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NFV系统如何在边缘融合虚拟网络服务

组织需要探索功能、产品和用例,以说明网络功能虚拟化(NFV)和边缘计算趋势如何在硬件上结合SD-WAN端点和其他网络服务。

作者:Kurt Marko来源:企业网D1Net|2021-01-13 11:04

回想一下在智能手机问世之前的那些日子,人们将随身携带各种电子设备,例如翻盖手机、数码相机、MP3播放器、健身跟踪器、任天堂游戏机等等。无论何时出门,可能都需要背包放置这些电子产品。然而,在现代技术将所有这些功能整合到智能手机之后,曾经市场规模高达数十亿美元的一些电子产品被无情地淘汰。而在10年前,同样的事情也发生在网络行业,这要归功于NFV系统。

曾经通过离散硬件提供的功能被封装为在服务器上作为虚拟设备运行的软件应用程序中,而服务器虚拟化和容器化是当今企业软件栈的基础。虚拟化为业务应用程序所做的是以NFV和虚拟或通用客户端设备(分别称为vCPE和uCPE)的形式提供网络服务。

使用服务器运行多种网络服务的理由与将数码相机、媒体播放器、GPS设备合并到手机中的理由类似:它通过利用规模经济和新技术,以更低的成本提供更高的灵活性、便利性、性能、可管理性。与智能手机的低功耗片上系统(SoCs)、成像芯片和触摸显示屏不同,NFV系统和基础设施利用了越来越强大的服务器处理器、交换机芯片和固态存储设备,使机柜能够容纳更多的网络应用程序和用户会话。

软件定义网络(SDN)和功能使运营商和企业都受益。运营商首先实现了NFV的优势,并且已经实施了大多数早期NFV部署。但是,随着企业使用软件定义的WAN(SD-WAN)重新设计其网络以提供与分支机构、仓库和临时工作场所成本更低的高性能连接,他们重新发现了分布式基础设施(边缘计算)的优势。网络功能虚拟化和边缘计算这两个趋势现在开始融合,因为边缘基础设施已经成为将SD-WAN端点和其他网络服务组合在单个硬件上的一种方式。

快速增长的市场

像大多数新生的趋势一样,NFV边缘硬件没有固定的或广泛接受的界限。其语义的不精确性导致对市场规模和增长率的不同估计。不过,大多数网络观察家都认为,其销量正在迅速上升。

边缘虚拟网络市场包括三个类别:

  • NFV基础设施(NFVI)——即企业数据中心或运营商网络内的设备,其中包括核心、中央办公室以及即将推出的无线基站。
  • 虚拟的客户端设备,其中包括网络应用程序和系统软件。
  • 通用客户场所设备或硬件,可能是专用设备、远程交换机/路由器或小型服务器。小型低功耗uCPE通常包括使用SoC(Arm、NXP/power、MIPS)或低端Intel CPU(Atom、Celeron)的设备。

网络功能虚拟化设置的基本元素,其中虚拟网络功能(VNF)是NFV框架内的构建块。

这些组件一起提供网络服务的虚拟实现,并且呈爆炸式增长。

网络功能的虚拟化正在兴起

以下是对使虚拟实现网络服务成为可能组件的市场发展情况:

  • IDC公司对vCPE / uCPE称,2018年网络边缘硬件和软件的总收入约为8亿美元,然后以约31%的复合年增长率增长,到2023年将近32亿美元。
  • IDC公司关于电信虚拟网络功能(VNF)市场的另一份报告预测,到2022年,其市场增长率将达到45%,达到160亿美元以上。
  • IHS Markit公司估计,到2022年,uCPE市场规模将达到10亿美元。
  • Technavio预测,vCPE市场将以每年45%的速度增长,到2023年将达到约36亿美元。
  • 尽管Gartner公司尚未公布收入估算,但它预测到2023年,全球65%的企业将采用通过SD-WAN部署的统一通信解决方案,而2018年这一比例不到10%。这些将主要是电信服务的端点,因为只有10%的企业将实施基于场所的网络功能虚拟化服务。

诚然,如此高的增长率是新兴市场从无到有的典型特征。但是,有几个因素将导致NFV、vCPE和uCPE的销售额达到数十亿美元的比例。其中包括:

  • 电信运营商使用边缘基础设施构建分布式软件定义的网络,以提供5G容量(通过虚拟无线电接入网络技术)、网络服务和流媒体内容。
  • 企业采用SD-WAN来代替传统的WAN,并使用融合的基础设施来交付网络和应用程序服务。实际上,Gartner公司预测,到2023年将有65%的企业将通过SD-WAN部署虚拟网络服务,同时进一步估计30%的企业位置将完全依赖互联网宽带电路,而2019年为10%。

功能和用例

除了获得使用商品组件的成本效益之外,融合虚拟网络基础设施的主要好处是可以在单个硬件上运行多种服务的灵活性。基于软件的设计还可以将多个VNF组合到所谓的服务链中,从而使SD-WAN端点终止于IP语音会话边界控制器或防火墙。

各种规模的企业最受欢迎的VNF包括:

  • SD-WAN。
  • 防火墙(通常使用添加了深度数据包检查,第7层过滤和入侵防御系统的下一代软件)。
  • 路由器和交换器。
  • 用于第3层到第7层负载平衡的应用程序交付控制器。
  • 媒体服务器和内容交付/缓存。
  • 会话边界控制器(VoIP管理和公共互联网上的安全性)。

NFV系统产品

NFV和vCPE的重点是将网络硬件与软件分离,以提供灵活性,以使用能够运行虚拟化或容器堆栈的任何处理器架构和系统设计。这种适应性使得不可能编制一份详尽的NFV产品清单,因为任何计算机可以运行虚拟网络服务,无论是具有上TB内存的4U和4S,还是使用具有DDR内存的Arm SoC的Raspberry Pi,都可以运行虚拟网络服务。尽管如此,系统供应商已经通过发布针对网络边缘环境的产品来响应人们对融合虚拟服务日益增长的兴趣。

以下是当前可用的主流产品:

(1) Cisco CSP 5000系列包括基于UCS C220和C240服务器的1U和2U的2S系统,以及针对NFV应用程序定制的Red Hat Enterprise Linux版本。Cisco CSP 5000系统支持各种Cisco VNF,其中包括:

  • 云计算服务路由器1000V和XRv 9000路由器。
  • 自适应安全虚拟设备(ASAv)。
  • Firepower下一代防火墙。
  • 虚拟广域网应用服务(vWAAS)。

(2) Nexus 1000V的虚拟安全网关和虚拟管理程序模块

Cisco ENCS 5000是用于企业边缘部署的混合计算路由器平台。ENCS集成Cisco的虚拟综合服务路由器、集成SD-WAN软件、vWAAS、ASAv和虚拟无线LAN控制器,以及对供应商NFV基础设施软件平台的支持。

  • Cisco HyperFlex Edge超融合基础设施(HCI)是一系列1U,2S服务器,支持高达128 GB的容量以及为边缘应用(包括NFV)设计的3到8个硬盘驱动器。
  • ClearFog CX LX2K和CX CN9K COM Express type 7网络平台是基于SoC的小型系统,具有100和10千兆以太网(GbE)接口,专为使用嵌入式Linux内核的uCPE应用程序而设计。
  • Dell Virtual Edge Platform(VEP)4600是支持SD-WAN和其他VNF的uCPE产品。它既可以用作具有2x10 GbE和4x1 GbE的可扩展1U系统,也可以用作具有2x10 GbE和6x1 GbE的小型设备。VEP产品支持VMware ESXi和Velocloud(SD-WAN)、Versa(SD-WAN)和Adva集成网络虚拟化平台。
  • Dell PowerEdge R640、R740xd或VxRail D系列是1U的HCI系统,当与VMware vCloud NFV(包括NSX-T并经过优化的网络应用程序的vCloud版本)配套使用时,适用于NFV工作负载。
  • HPE Edgeline Converged Edge Systems是一系列1U、2U和刀片服务器,主要用于远程办公室和恶劣环境(通过加固硬件)。与Dell产品类似,Edgeline不包括NFV堆栈,但支持相同的VMware软件或其他Linux/OpenStack网络平台。
  • Lanner vCPE/uCPE平台是基于x86的设备,无论是机架式还是台式配置,均具有多达16个10GbE端口,并且可选件Wi-Fi和LTE连接已通过许多VNF产品验证。
  • 联想ThinkSystem Edge服务器(SR655、SR650、SR630和SE350)经验证为针对NFVI的Intel Select解决方案,其型号针对远程办公室、移动边缘和运营商核心的网络工作负载进行了优化。

为什么企业对边缘NFVI感兴趣?

企业对使用NFVI的边缘服务器的兴趣有四个因素:

  • 越来越倾向于通过宽带使用SD-WAN,而不是传统的数据电路来进行远程连接。
  • 用于SD-WAN和其他网络服务的虚拟软件设备的广泛可用性。
  • 小巧紧凑和1U系统可提供处理能力,这些系统可以运行虚拟机或承载多个应用程序的容器堆栈。
  • 能够在单一界面下集中管理、监控和治理分布式系统基础设施管理软件。

这些因素共同为企业提供了在同一NFV系统和硬件上整合网络服务和企业应用程序的灵活性。与传统的专用网络硬件相比,这样做可以提高远程基础设施的性能、效率和可扩展性。

【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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