云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）在降低投資和運(yùn)維成本（CAPEX 和OPEX） 的同時(shí)，能夠幫助應(yīng)對(duì)快速的需求增長(zhǎng)。運(yùn)營(yíng)商自然會(huì)予以關(guān)注。
這些成本削減降低了運(yùn)營(yíng)商的整體擁有成本（TCO）并增強(qiáng)了靈活性——而這正是在今天競(jìng)爭(zhēng)激烈的電信市場(chǎng)環(huán)境中發(fā)展和繁榮的關(guān)鍵。虛擬化應(yīng)用還簡(jiǎn)化了復(fù)雜的流程，例如故障恢復(fù)、擴(kuò)展和軟件升級(jí)，并更加的敏捷和靈活。
這些優(yōu)點(diǎn)能夠提升用戶(hù)滿意度并降低離網(wǎng)率，而這些可能成為運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注重點(diǎn)，籍此決定是否將某些應(yīng)用遷移到云平臺(tái)。
NFV在運(yùn)維中的創(chuàng)新
關(guān)于虛擬化和云如何用于電信產(chǎn)業(yè)以改善架構(gòu)和運(yùn)維TCO，已有頗多論述。早期的工作集中在利用虛擬化能力優(yōu)化硬件。后來(lái)，焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到運(yùn)維方面。
盡管將某些網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化確實(shí)會(huì)帶來(lái)CAPEX方面的節(jié)省，然而NFV 最大的貢獻(xiàn)在于它提供了一種實(shí)現(xiàn)電信能力的新方式。其意義遠(yuǎn)不僅僅是對(duì)當(dāng)前流程內(nèi)部的效率優(yōu)化這樣簡(jiǎn)單。
運(yùn)營(yíng)商能夠-并且應(yīng)該–利用NFV 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)其當(dāng)前的運(yùn)維進(jìn)行重新定義。
這需要三個(gè)重要步驟：
1. 詳細(xì)描繪當(dāng)前的每一個(gè)流程；
2. 分析哪些可以實(shí)施自動(dòng)化（ 即通過(guò)NFV 平臺(tái)處理） 以降低復(fù)雜度的；
3. 對(duì)運(yùn)維進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以便更加簡(jiǎn)化和快捷。
NFV的成本因素
當(dāng)部署一個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)例，用以分析應(yīng)用遷移到NFV 所產(chǎn)生的影響時(shí)，可能需要考慮很多參數(shù)。（圖1）有3 類(lèi)成本因素。
1. CAPEX：一次性的固定資產(chǎn)投資，且資產(chǎn)使用壽命超出本納稅年度。
2. 基礎(chǔ)架構(gòu) OPEX：與基礎(chǔ)架構(gòu)有關(guān)的運(yùn)行中產(chǎn)生的成本（例如維護(hù)）。
3. 過(guò)程O(píng)PEX：過(guò)程中的人員成本，與日常管理活動(dòng)，以及為提供業(yè)務(wù)和應(yīng)用所需的流程相關(guān)……
圖一 成本因素
NFV帶來(lái)的6個(gè)方面的成本削減
1. 容量提升
傳統(tǒng)提升容量的方式遵循四步流程（圖2）來(lái)部署一個(gè)新的服務(wù)器架構(gòu)。
NFV部署流程（圖3）與傳統(tǒng)流程在很多方面有所不同，由于在部署時(shí)需要專(zhuān)業(yè)的服務(wù)，NFV在部署初期的成本會(huì)稍高。然而，這是一次性的成本。鑒于運(yùn)營(yíng)商對(duì)這種架構(gòu)越來(lái)越熟悉，未來(lái)將可能用自己的運(yùn)維人員在本地開(kāi)展這些工作。有了NFV，應(yīng)用可共享基礎(chǔ)架構(gòu)，所以運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)只需熟悉非常有限的一些網(wǎng)元即可。
在成功部署后，整體的服務(wù)器替換和擴(kuò)容流程成本將被大幅削減。NFV的虛擬化擴(kuò)容和自動(dòng)化的應(yīng)用部署顯著降低了擴(kuò)容流程的成本。
2. 軟件升級(jí)
今天，通過(guò)新版本的軟件或臨時(shí)的補(bǔ)丁進(jìn)行升級(jí)，通常遵循下述四步：
（1） 規(guī)劃
（2） 獲得新的軟件
（3） 測(cè)試新軟件
（4） 安裝和配置
最后一步一般而言是最消耗時(shí)間和資源的，引入NFV平臺(tái)不會(huì)從根本上改變運(yùn)營(yíng)商規(guī)劃和獲取軟件的方式。然而NFV 在上線測(cè)試和創(chuàng)建環(huán)境時(shí)能縮短時(shí)間和降低成本。運(yùn)營(yíng)商可使用“沙盒”測(cè)試環(huán)境，而無(wú)需專(zhuān)用設(shè)備。這使得運(yùn)營(yíng)商能夠創(chuàng)建可并行執(zhí)行的簡(jiǎn)化的測(cè)試案例，并減少約三分之一的測(cè)試時(shí)間。
NFV簡(jiǎn)化安裝和配置
傳統(tǒng)上，運(yùn)營(yíng)商在夜間開(kāi)啟運(yùn)維窗口，為預(yù)定數(shù)量的服務(wù)器分別進(jìn)行安裝和配置。使用NFV后，運(yùn)營(yíng)商每晚可在5小時(shí)的維護(hù)窗口期間升級(jí)四臺(tái)服務(wù)器。為應(yīng)對(duì)流量增長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商需要增加服務(wù)器數(shù)量，因此維護(hù)窗口時(shí)間的差距將更大。
NFV改變了整個(gè)流程。服務(wù)器的總體數(shù)量不再與安裝和配置相關(guān)。應(yīng)用的資源需求描述表單同時(shí)向所有服務(wù)器自動(dòng)推送更新，僅需要數(shù)分鐘。這是自動(dòng)化帶來(lái)快捷性方面的顯著優(yōu)勢(shì)。
3. 故障恢復(fù)過(guò)程
設(shè)備故障會(huì)導(dǎo)致許多用戶(hù)無(wú)法使用業(yè)務(wù)并增加離網(wǎng)率。為減少這一風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)營(yíng)商一般會(huì)部署全冗余的架構(gòu)。這種高成本的安全預(yù)留方式要求將物理基礎(chǔ)架構(gòu)的建設(shè)翻倍，而其中大部分處于空閑狀態(tài)。
要進(jìn)行故障恢復(fù)過(guò)程的不僅僅是設(shè)備故障，運(yùn)營(yíng)商還需要能夠解決OS 故障、應(yīng)用故障和分布式拒絕服務(wù)攻擊。
傳統(tǒng)的故障恢復(fù)流程
當(dāng)前的故障恢復(fù)流程包含三個(gè)階段：
（1） 找出問(wèn)題
（2） 啟動(dòng)并執(zhí)行解決方案的過(guò)程
（3） 實(shí)施“事后剖析”根本原因分析（RCA）
查找和解決問(wèn)題的時(shí)間根據(jù)所遇到問(wèn)題而有所不同。在硬件和操作系統(tǒng)層，一般相對(duì)簡(jiǎn)單和快速，而真正解決問(wèn)題時(shí)，則是在應(yīng)用層較快些。DDoS 攻擊是最易被快速發(fā)現(xiàn)和解決的，但通常會(huì)消耗運(yùn)維團(tuán)隊(duì)更多的時(shí)間，因?yàn)槠浒l(fā)生頻繁。
一旦保證了業(yè)務(wù)連續(xù)，運(yùn)維人員就會(huì)實(shí)施RCA。找出問(wèn)題的根本原因使得運(yùn)營(yíng)商能夠做出必要的改變以避免問(wèn)題重現(xiàn)。
NFV故障恢復(fù)過(guò)程
使用NFV，設(shè)備以虛擬化功能的形式運(yùn)行，由Hypervisor 和編排層的自愈特性提供保護(hù)。由于業(yè)務(wù)連續(xù)性已經(jīng)與問(wèn)題本身解耦，恢復(fù)過(guò)程已被完全重新定義。為提供端到端的應(yīng)用彈性和可靠性，NFV平臺(tái)納入了實(shí)現(xiàn)自愈的機(jī)制，該機(jī)制基于受監(jiān)控的基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用級(jí)的KPI。發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)基于同樣的規(guī)格創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例來(lái)隨時(shí)保障應(yīng)用的可用性。
通過(guò)簡(jiǎn)化恢復(fù)過(guò)程，并開(kāi)發(fā)基于自動(dòng)化虛擬擴(kuò)展能力的簡(jiǎn)化方案，NFV能顯著降低故障恢復(fù)成本。
4. 占地、功耗和散熱
不動(dòng)產(chǎn)、功耗和散熱是OPEX 基礎(chǔ)架構(gòu)成本。它們與一個(gè)特定部署中所包含的物理架構(gòu)實(shí)體的數(shù)量和特性直接相關(guān)。假定所有常數(shù)保持不變，減少物理硬件將同比例的降低不動(dòng)產(chǎn)、功耗和散熱的成本。
影響這些成本的主要因素包括：
- 不動(dòng)產(chǎn)：基礎(chǔ)架構(gòu)中網(wǎng)元的數(shù)量和尺寸以及占地面積成本。
- 功耗：功率以及每度電的成本。
- 散熱：與功耗成1：1關(guān)系。
由于NFV技術(shù)僅需要很有限的物理架構(gòu)的網(wǎng)元，不動(dòng)產(chǎn)成本得以降低。而使用傳統(tǒng)方式，負(fù)載均衡器和諸如交換機(jī)等其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)與服務(wù)器分開(kāi)放置。
NFV使得運(yùn)營(yíng)商能夠更快的替換老舊的服務(wù)器，因此功耗成本得以降低。老式服務(wù)器耗能約為新型的兩倍。
最后，散熱成本通常是按照與設(shè)備功耗成本1：1來(lái)計(jì)算的，因此散熱成本按照功耗同比例下降。
5. 維護(hù)和軟件許可
維護(hù)也是一種OPEX 基礎(chǔ)架構(gòu)成本。它與運(yùn)維團(tuán)隊(duì)管理的物理架構(gòu)中所包含項(xiàng)目的數(shù)量和特性直接相關(guān)。許多傳統(tǒng)架構(gòu)中的網(wǎng)元需要年度的維護(hù)費(fèi)，包括服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如負(fù)載均衡器、交換機(jī)和路由端口。
盡管任何NFV系統(tǒng)都會(huì)伴隨著許可和維護(hù)費(fèi)用，但相對(duì)于傳統(tǒng)方式，授權(quán)費(fèi)用還是會(huì)明顯少很多。這是因?yàn)樾碌姆绞綄?duì)基礎(chǔ)架構(gòu)中網(wǎng)元的需求要少得多，且當(dāng)容量需要改變時(shí)，NFV平臺(tái)可被應(yīng)用和業(yè)務(wù)共享。
6. 硬件架構(gòu)
虛擬化的物理資產(chǎn)通過(guò)創(chuàng)建虛擬機(jī)提升了資源利用率，在單個(gè)物理硬件上，每個(gè)虛擬機(jī)都有其自己的操作系統(tǒng)。NFV平臺(tái)則更進(jìn)一步。它可以動(dòng)態(tài)地布放虛機(jī)，這就進(jìn)一步提升了硬件優(yōu)化。
傳統(tǒng)的部署方式采用“豎井”架構(gòu)。服務(wù)器專(zhuān)屬于一個(gè)應(yīng)用，結(jié)果是效率低下，需要大量服務(wù)器。
NFV實(shí)現(xiàn)了一種新的模型，所有的底層硬件組成一個(gè)資源池，由同一平臺(tái)上的所有應(yīng)用共享。此外架構(gòu)共享的能力帶來(lái)新的成本模型。空閑容量導(dǎo)致的成本不應(yīng)計(jì)入某個(gè)特定應(yīng)用，可按需為其他應(yīng)用所用。
基于NFV，運(yùn)營(yíng)商有望在服務(wù)器成本有明顯的削減，因?yàn)槠湎鄬?duì)傳統(tǒng)方式使用的服務(wù)器要少得多。更重要的是，諸如負(fù)載均衡器等物理實(shí)體可完全被移除。
