电信网络通信功能的虚拟化是如何提升处理性能的?
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NFV是指电信网络通信功能虚拟化,通过使用COTS硬件和虚拟化技术来降低网络设备成本。NFV可以使用软硬件解耦及功能抽象、网络设备功能不再依赖于专用硬件等方法来实现新业务的快速开发和部署。
NFV架构作为ETSI最新定义的通讯网络架构,5G新建网络必将采用NFV架构。同时,现网的部分存量网络做网络架构改造,比如4G网络的CU面分离部署时,通常也会采用NFV架构。然而技术的发展如同历史的发展一样,总是螺旋式上升的。NFV刚从专业硬件向通用硬件发展,面向5G网络应用及4G网络的CU面分离应用时,却发现以X86服务器为主的COTS硬件并不能满足5G及4G C U分离的网络性能要求。这主要有两个原因:
一是通用X86 CPU保证通用性,而丧失了专用性,即不擅长特定任务处理。比如处理编解码转换、报文转发、加解密等并行处理任务。
二是X86通用处理器性能再无法按照摩尔定律进行增长,而电信业务特性对计算性能要求,超过了按“摩尔定律”增长的速度。
以5G网络而言,为满足5G网络的大带宽和低时延特性,5G RAN、5G CORE都有非常大的性能提升需求,只靠X86处理器性能难以满足; 位于边缘DC的MEC,受制于机房空间、散热、成本等因素限制,使用纯X86处理器难以满足高性能计算的要求。
以4G CU分离而言,用户面面对报文的转发吞吐量及时延有很高的要求,而通用的X86处理器在报文转发方面并不专业。
在4G CU分离及5G网络应用场景中,因为NFV所采用的通用硬件在特定任务处理上的性能或成本方面具有缺陷性,从而让X86处理器配备FGPA、GPU等协处理器(加速卡)的方案重新出现在NFV的架构中。电信网络也经历了从专用硬件到通用COTS硬件再到通用COTS硬件+专用加速卡硬件的螺旋式发展历程。最新的ETSI NFV架构也将硬件加速引入到NFV架构之中。
在新的VNF架构中,对NFVI进行了增强,增加了加速资源虚拟化能力:将加速器进行抽象,以逻辑加速资源的方式呈现,统一提供全面的加速服务。虚拟化层提供统一的接口,适配不同形态的加速设备形态,如加速器等。