CN108632161B - 一种虚拟网络功能及其实现业务处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟网络功能及其实现业务处理的方法，包括：VNF将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；VNF创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；当收到对接设备的业务数据时，VNF根据选择出的业务处理逻辑执行业务处理。本发明通过将根据单位粒度资源决策的转发路由信息发送给路由器或者对接设备，实现了VNF的负载均衡功能，而且减少了对计算资源的占用，增加了数据传输效率；由于取消专门的负载均衡功能，避免了计算和数据交换的流量瓶颈和时延，提高了计算资源的使用效率，保证了网络数据处理的性能，增强了业务体验，支持了高吞吐量业务。

Description

一种虚拟网络功能及其实现业务处理的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤指一种虚拟网络功能及其实现业务处理的方法。

背景技术

图1为相关技术中3GPP演进分组系统的结构示意图，如图1所示，3GPP演进分组系统(EPS，Evolved Packet System)由演进的通用移动通信系统陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)、移动管理单元(MME，MobilityManagement Entity)、服务网关(S-GW，Serving Gateway)、分组数据网络网关(PDN GW或P-GW，Packet Data Network Gateway)、归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)、3GPP的认证授权计费(AAA，Authentication、Authorization and Accounting)服务器、策略和计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Rules Function)及其它支撑功能组成。

其中，MME用于移动性管理、非接入层信令的处理和用户移动管理上下文的管理等控制面相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关功能，在E-UTRAN与P-GW之间转发数据，并且用于对寻呼等待数据进行缓存；P-GW则是EPS与PDN的边界网关，用于PDN的接入及在EPS与PDN间转发数据等功能。PCRF负责策略决策和计费规则的制定，提供基于业务数据流的门控、服务质量控制及计费规则给GW，在承载面执行PCRF所制定的策略和计费规则。在承载建立时，GW按照PCRF发送的规则进行QoS授权和门控控制。根据PCRF发送的计费规则，执行相应的业务数据流计费操作，计费既可以是在线计费，也可以是离线计费。如果是在线计费，则需要和在线计费系统(OCS，Online Charging System)一起进行信用管理。离线计费则和离线计费系统(OFCS，Offline Charging System)之间交换相关的计费信息。GW与PCRF之间的接口是Gx接口，与OCS之间的接口是Gy接口，与OFCS之间的接口是Gz接口。

3GPP中，UE通过接入点名称(APN，Access Point Name)可以找到对应分组数据网络(PDN，Packet Data Network)，为访问PDN网络会建立一个IP连接接入网(IP-CAN，IPConnectivity Access Network)会话的PDN连接。

随着需求增长，EPS网关对网络应用的发展逐步产生了约束。用户数据流处理集中在PDN出口网关，造成网关功能繁杂，可扩展性差。网关控制面与转发面高度耦合，不利于网络的平滑演进和功能增强。转发面扩容需求频度高于控制面，紧耦合导致控制面转发面同步扩容，功能更新周期短，导致复合成本增加。网络层数据转发难以识别用户、业务特征，仅能根据上层传递的服务质量(QoS)转发，导致网络资源利用低效，难以依据用户和业务特性对数据流进行精细管理和控制。此外，大量策略需要手工配置，导致管理复杂度增加，运营成本居高不下。因此，通信网络将分组域网关中的控制功能与转发功能进一步分离，以适应网络发展和市场应用需求。

图2为相关技术中非漫游场景下GW控制面和用户面分离的架构示意图，如图2所示，该架构将原先的EPS架构中的S-GW/P-GW和流量检测功能(TDF，Traffic DetectionFunction)拆分成了控制面功能(CPF，Controller plane function)和用户面功能(UPF，User plane function)两类功能网元，S-GW、P-GW和TDF的控制面功能对应于CPF，用户面数据功能对应于UPF。其中，不同类型CPF(或UPF)可以合一部署，也可以独立部署。CPF负责控制面功能，包括负荷分担、UPF选择、UE IP地址分配、策略和计费控制等功能,可选地可包含UPF的用户面地址和隧道标识的分配。UPF负责用户面相关的功能，包括数据流识别和深度包解析、QoS处理和承载绑定，下行寻呼数据的缓存等功能。图1中EPS各类功能的用户面和控制面接口分别对接分离后的CPF和UPF，其余相应接口功能对照原EPS架构。

GW控制面和用户面分离之后，解决了现有EPS网关存在的扩展性差、网络资源利用低效等诸多问题，但是，同时也浮现了新的技术问题。

控制和用户分离后，可以根据需求部署多种或多个UPF，网络部署更为灵活，可以支持更大容量和更为丰富多样的应用业务，可以采用更为高效和灵活的虚拟网络功能(VNF，Virtual network function)部署网络。但是，对网络数据的处理性能需求变得尤其突出，如何支持高吞吐量的业务，如何有效和高效地将网络中的业务处理分担到相应的业务处理功能，成为了新的网络架构中的一个技术瓶颈。

相关技术中，典型的VNF部署架构如图3所示，在业务处理功能前部署负载均衡功能，通过负载均衡功能对业务数据进行分流，并转发到最佳的业务处理功能。但是，对于业务数据量大的业务，该部署方案存在很多制约和不足。首先，由于虚拟计算能力和虚拟网卡的使用，使得负载均衡功能的网络吞吐能力受到限制。其次，负载均衡功能和业务处理功能之间的数据转发，只能借助于以太网交换机和/或虚拟交换机，数据交换能力成为瓶颈。另外，数据经过虚拟交换机多次转发，时延较大，不只是影响业务体验，对例如自动驾驶和车联网这类对时延要求高的业务，是无法满足和保证业务功能的基本需求的。

因此，如何解决控制面和用户面分离架构后的大流量高性能部署需求，保证网络数据处理的性能，支持高吞吐量业务，高效地执行业务处理分担，成为需要研究和解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种虚拟网络功能及其实现业务处理的方法，能够保证网络数据处理的性能，支持高吞吐量业务。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种虚拟网络功能VNF，包括：资源调度功能、一个或一个以上业务处理功能；其中，

资源调度功能，用于获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；为每个单位粒度资源创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；

业务处理能力，用于从资源调度功能获取一个或一个以上单位粒度资源；当收到对接设备的业务数据时，按照根据获得的单位粒度资源的类型选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

可选地，所述资源调度功能还用于：当执行VNF扩展scale out时，从选择出的业务处理功能回收部分单位粒度资源，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备；和/或，

当执行VNF收缩scale in时，从需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能回收全部单位粒度资源，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备。

可选地，所述业务处理功能还用于：在各个所述业务处理功能之间执行弹性备份。

可选地，所述备份方式包括：N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。

可选地，所述划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于所述业务处理功能的能力。

可选地，所述业务处理能力获取单位粒度资源包括：

所述业务处理能力在初始化后主动从所述资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，

所述业务处理能力接收所述资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

可选地，所述资源调度功能和各业务处理功能之间设置有资源管理接口。

可选地，所述VNF业务资源能力包括：对外的服务地址，业务使用的地址池。

本申请还提供了一种虚拟网络功能VNF实现业务处理的方法，包括：

VNF获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；

VNF创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；

当收到对接设备的业务数据时，VNF根据选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

可选地，该方法还包括：当执行VNF扩展scale out时，从选择出的务处理功能回收部分单位粒度资源以满足新开启的业务处理功能的需求，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备；和/或，

当执行VNF收缩scale in时，从需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能回收全部单位粒度资源，执行资源再分配，更新转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备。

可选地，该方法还包括：在所述VNF中的各个业务处理功能之间执行弹性备份。

可选地，所述备份方式包括：N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。

可选地，所述VNF创建转发路由信息包括：

所述VNF中的资源调度功能根据各单位粒度资源当前所在业务处理功能的接口地址分别为每个单位粒度资源创建转发路由信息，其中，为路由设置的下一跳转发地址为该单位粒度资源当前所在的业务处理功能的接口地址。

可选地，所述划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于所述业务处理功能的能力。

可选地，所述获取单位粒度资源包括：

所述VNF中的业务处理能力在初始化后主动从所述VNF中的资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，

所述VNF中的业务处理能力接收所述VNF中的资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

可选地，所述VNF业务资源能力包括：对外的服务地址，业务使用的地址池。

本申请技术方案包括：VNF将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；VNF创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；当收到对接设备的业务数据时，VNF根据选择出的业务处理逻辑执行业务处理。本发明提供的技术方案，一方面，通过对VNF业务资源细分为若干单位粒度资源，并根据该单位粒度资源决策转发路由信息，将该转发路由信息发送给路由器或者对接设备，而路由器或者对接设备根据获得的转发路由信息执行到相应业务处理功能的直接转发，实现了VNF的负载均衡功能。由此，减少了对计算资源的占用；而且，外部对接设备将数据直接发送给业务处理功能，减少了对虚拟交换机和实体交换机一半资源的占用，增加了数据传输效率，缩短了数据传输和处理路径，降低了时延；另一方面，相对于相关技术中的VNF，取消专门的负载均衡功能，避免了计算和数据交换的流量瓶颈和时延，提高了计算资源的使用效率，保证了网络数据处理的性能，增强了业务体验，支持了高吞吐量业务。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中3GPP演进分组系统的结构示意图；

图2为相关技术中非漫游场景下GW控制面和用户面分离的架构示意图；

图3为相关技术中典型的VNF部署架构示意图；

图4为本发明VNF部署架构示意图；

图5为本发明部署VNF的实施例的流程示意图；

图6为本发明VNF实现业务处理的方法的流程图；

图7为本发明加载VNF中的资源调度功能和业务处理功能的实施例的流程示意图；

图8为本发明VNF实现弹性收缩的实施例的流程示意图；

图9为本发明VNF实现弹性扩展的实施例的流程示意图；

图10为本发明VNF架构实际应用的实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图4为本发明VNF部署架构示意图，如图4所示，至少包括：资源调度功能、一个或一个以上业务处理功能；其中，

资源调度功能，用于获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；根据各单位粒度资源当前所在业务处理功能的接口地址分别为每个单位粒度资源创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者直接连接的对接设备；

业务处理能力，用于从资源调度功能获取一个或一个以上单位粒度资源；当收到对接设备的业务数据时，按照根据获得的单位粒度资源的类型选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

其中，划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于业务处理功能的能力，即每个业务处理功能可获取一个或多个单位粒度资源。

其中，业务处理能力获取单位粒度资源包括：业务处理能力在初始化后主动从资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，业务处理能力接收资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

其中，资源调度功能和业务处理功能之间设置有资源管理接口。

其中，VNF业务资源能力包括对外的服务地址，业务使用的地址池等信息。

可选地，路由器或者对接设备根据转发路由信息执行报文识别和转发操作。即，路由器或者对接设备根据获得的转发路由信息执行转发，以协助VNF执行负载均衡功能，实现VNF的负载均衡功能。

本发明提供的VNF，一方面，通过对VNF业务资源细分为若干单位粒度资源，并根据该单位粒度资源决策转发路由信息，将该转发路由信息发送给路由器或者对接设备，而路由器或者对接设备会根据获得的转发路由信息执行到相应业务处理功能的直接转发，实现了VNF的负载均衡功能。由此，减少了对计算资源的占用；而且，外部对接设备将数据直接发送给业务处理功能，减少了对虚拟交换机和实体交换机一半资源的占用，增加了数据传输效率，缩短了数据传输和处理路径，降低了时延。另一方面，资源调度功能直接执行路由管理和数据分发(业务处理功能直接从外部接收业务数据并完成数据处理或转发)，相对于相关技术中的VNF，取消了负载均衡功能，避免了计算和数据交换的流量瓶颈和时延，提高了计算资源的使用效率，保证了网络数据处理的性能，增强了业务体验，支持了高吞吐量业务。

可选地，本发明VNF还支持业务处理功能的弹性伸缩能力。此时，资源调度功能还用于：当执行VNF扩展(VNF scale out)时，从选择出的业务处理功能回收单位粒度资源以满足新开启的业务处理功能的需求，执行资源再分配(即将回收的单位粒度资源分配给新增的业务处理功能)，更新转发路由信息，并通告给相应的路由器或者对接设备。根据更新后的转发路由信息，业务数据将直接被转发到相应业务处理功能(包括原先的业务处理功能，和新增的业务处理功能)；

和/或，当执行VNF收缩(VNF scale in)时，从选定的需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能处回收全部单位粒度资源，执行资源再分配(即将相应单位粒度资源分配给其余的业务处理功能)，更新转发路由信息，并通告给相应的路由器或者对接设备。根据更新后的转发路由信息，业务数据将直接被转发到相应业务处理功能(scale in处理后现存的业务处理功能)。

可选地，业务处理功能还用于：在各个业务处理功能之间执行弹性备份。备份方式包括如N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。通过各个业务处理功能之间执行弹性备份，本发明VNF支持了业务的高可靠性。

本发明提供的技术方案，新增了资源调度功能，除了满足以上大流量高性能VNF部署需求，还进一步支持了VNF的弹性伸缩能力，支持了业务的高可靠性。

本发明提供的VNF是需要部署在网络中的。图5为本发明部署VNF的实施例的流程示意图，如图5所示，包括：

步骤500：创建业务网络平台。在云管理平台(VIM，Virtual InfrastructureManagement)上，创建VNF需要使用的业务网络平面。

本步骤中，管理员创建的业务网络平面确保了VNF内部、VNF对外的网络连接的正确建立。

步骤501：创建资源调度功能。管理员通过VIM创建资源调度功能，将资源调度功能的网络接口加入到业务网络平面中。

比如：资源管理功能通过内部网络平面建立与业务处理功能的接口，通过外部网络平面建立与外部的路由器以及对接设备的接口；

步骤502：资源调度功能从VIM处获取接口地址，取得接口地址后，资源调度功能和外部对接设备完成网络连接，并且，资源调度功能和对接设备之间建立动态路由邻居关系。

本步骤中的获取接口地址的方式有多种，比如：可以由VIM通过初始化脚本文件传递给资源调度功能，或者资源调度模块通过动态主机配置协议(DHCP，Dynamic HostConfiguration Protocol)接口向VIM进行请求等。

此时，资源调度功能与外部的路由器/对接设备之间建立了网络连接并启用了动态路由协议。

资源调度功能通过动态路由协议传递路由。

其中，动态路由协议可以采用开放式最短路径优先协议(OSPF，Open ShortestPath First)，或边界网关协议(BGP，Border Gateway Protocol)。

步骤503：创建业务处理功能。管理员通过VIM创建业务处理功能，将业务处理功能的网络接口加入到业务网络平面中；同样，业务处理功能通过内部网络平面和资源调度功能建立起接口连接；业务处理功能通过外部网络平面和外部对接设备建立起连接。

步骤504：业务处理功能从VIM处获取接口地址，取得接口地址后，业务处理功能和外部对接设备建立网络连接；业务处理功能可以和外部对接功能之间开启数据通信。

本步骤中的获取接口地址的方式有多种，比如：可以由VIM通过初始化脚本文件传递给业务处理功能，或者业务处理功能通过DHCP接口向VIM进行请求等。

需要说明的是，步骤502～步骤503与步骤504～步骤505之间并没有严格的顺序要求，业务处理功能也可以先启动，只是在启动后不能进行通信，必须等待资源调度功能完成对接后才能处理业务。

本发明提供的VNF实现业务处理的方法，一方面，通过对VNF业务资源细分为若干单位粒度资源，并根据该单位粒度资源决策转发路由信息，将该转发路由信息发送给路由器或者对接设备，而路由器或者对接设备根据获得的转发路由信息执行到相应业务处理功能的直接转发，实现了VNF的负载均衡功能。由此，减少了对计算资源的占用；而且，外部对接设备将数据直接发送给业务处理功能，减少了对虚拟交换机和实体交换机一半资源的占用，增加了数据传输效率，缩短了数据传输和处理路径，降低了时延。另一方面，资源调度功能直接执行路由管理和数据分发(业务处理功能直接从外部接收业务数据并完成数据处理或转发)，相对于相关技术中的VNF，取消了负载均衡功能，避免了计算和数据交换的流量瓶颈和时延，提高了计算资源的使用效率，保证了网络数据处理的性能，增强了业务体验，支持了高吞吐量业务。

此时，业务处理功能与外部的路由器/对接设备之间建立了网络连接并启用了数据通信。

图6为本发明VNF实现业务处理的方法的流程图，如图6所示，包括：

步骤600：VNF获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源。

本步骤中，单位粒度资源的划分方式，可以根据VNF中预期部署的业务处理功能数目和能力来进行划分，也可以采用更细粒度的划分方式，具体划分方式这里并不做限定，只要确保每个业务处理功能获得适当的业务资源，形成有效的负载均衡效果即可。

结合图4所示的本发明VNF，本步骤中，VNF中的资源调度功能在加载中，会获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源。

其中，划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于单个业务处理功能的能力，即每个业务处理功能可获取一个或多个单位粒度资源。

步骤601：VNF创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者直接连接的对接设备。

本步骤中，VNF中的资源调度功能根据各单位粒度资源当前所在业务处理功能的接口地址分别为每个单位粒度资源创建转发路由信息。具体地，为路由设置下一跳转发地址，该下一跳转发地址设置为单位粒度资源当前所在的业务处理功能的接口地址；资源调度功能随后将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者直接连接的对接设备。

步骤602：当收到对接设备的业务数据时，VNF根据选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

本步骤中，VNF中的业务处理功能会从资源调度功能获取一个或一个以上单位粒度资源，并根据获得的单位粒度资源的类型，选择使用对应的业务处理逻辑，这样，当收到对接功能的业务数据时，根据选择出的业务处理逻辑执行业务处理即可。

其中，业务处理能力获取单位粒度资源包括：业务处理能力在初始化后主动从资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，业务处理能力接收资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

本发明方法还包括：路由器或者对接设备根据转发路由信息执行报文识别和转发操作。即，路由器或者对接设备根据获得的转发路由信息执行转发，以协助VNF执行负载均衡功能，实现VNF的负载均衡功能。

本发明方法之前还包括：部署VNF到网络中。具体实现如图5所示，这里不再赘述。

在VNF完成部署后，首先要加载资源调度功能和业务处理功能，以便于执行对业务处理功能的资源获取和管理。图7为本发明VNF实现业务加载的实施例的流程示意图，本实施例描述了基于本发明的VNF部署架构，VNF以及服务的加载过程，以及VNF和服务的高性能业务处理过程，本实施例中，假设业务处理功能包括业务处理功能1和业务处理功能2，如图7所示，包括：

步骤700：VNF初始化后，加载资源调度功能，以便执行对业务处理功能的资源获取和管理。

本步骤具体包括：资源调度功能从系统配置中获取业务对外服务地址，业务使用的地址池等VNF业务资源，将获取到的整个VNF或服务的业务资源能力分成若干业务资源子能力单元即单位粒度资源，并将划分后的单位粒度资源分配给相应业务处理功能。根据业务处理功能和单位粒度资源的对应关系，为每个单位粒度资源创建对应的转发路由信息。

其中，资源调度功能划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于每个业务处理功能的能力，即每个业务处理功能可获取一个或多个单位粒度资源。

步骤701：本实施例中，业务处理功能1在初始化后主动从资源调度功能请求获取单位粒度资源；或者，资源调度功能将划分后的单位粒度资源信息主动推送给业务处理功能1。

步骤702：本实施例中，业务处理功能2在初始化后主动从资源调度功能处请求获取单位粒度资源；或者，资源调度单元将相应划分后的单位粒度资源主动推送给业务处理功能2。

步骤703：资源调度功能通过动态路由协议，比如OSPF或BGP协议，将生成的单位粒度资源对应的转发路由信息通告给相应的路由器或者对接设备；同时，资源调度功能从外部的路由器或者对接设备接收对方通告的外部路由信息。

步骤704：资源调度功能保存步骤703中获得的外部路由信息，并将从对接设备获得的外部路由信息通告给业务处理功能1。

步骤705：资源调度功能将从对接设备获得的外部路由信息通告给业务处理功能2。

步骤706：对接设备获得相关业务处理功能的转发路由信息后，对接收到的数据报文进行识别，当该数据报文为业务处理功能1对应的业务功能数据时，根据转发路由信息直接转发该数据到业务处理功能1；业务处理功能1根据业务处理规则，对该报文执行处理。

步骤707：对接设备获得相关业务处理功能的转发路由信息后，对接收到的数据报文进行识别，当该数据报文为业务处理功能2对应的业务功能数据时，根据转发路由信息直接转发该数据到业务处理功能2；业务处理功能2根据业务处理规则，对该报文执行处理。

可选地，本发明VNF还支持业务处理功能的弹性伸缩能力。此时，本发明方法还包括：

当执行VNF扩展(VNF scale out)时，VNF中的资源调度功能从选择出的业务处理功能回收部分单位粒度资源以满足新开启的业务处理功能的需求，执行资源再分配(即将回收的相应单位粒度资源分配给新增的业务处理功能)，更新转发路由信息，并通告给相应的路由器或者对接设备。根据更新后的转发路由信息，业务数据将直接被转发到相应业务处理功能(包括原先的业务处理功能，和新增的业务处理功能)；和/或，

当执行VNF收缩(VNF scale in)时，VNF中的资源调度功能从选定的需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能处回收全部单位粒度资源，执行资源再分配(即将相应单位粒度资源分配给其余的业务处理功能)，更新转发路由信息，并通告给相应的路由器或者对接设备。根据更新后的转发路由信息，业务数据将直接被转发到相应业务处理功能(scale in处理后现存的业务处理功能)。

可选地，本发明方法还包括：在VNF中的各个业务处理功能之间执行弹性备份。

其中，备份方式包括如N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。通过各个业务处理功能之间执行弹性备份，本发明VNF支持了业务的高可靠性。

图8为本发明VNF实现弹性收缩的实施例的流程示意图，本实施例中描述了基于本发明的VNF部署架构，多个业务处理功能同时工作时，VNF以及服务根据弹性规则执行弹性收缩的处理过程。本实施例中，假设资源调度功能从选定的业务处理功能回收全部单位粒度资源，执行资源再分配；而后将回收后的单位粒度资源分配给需要的业务处理功能，并更新转发路由信息后通告给相应的对接设备。对接设备则根据更新后的转发路由信息直接转发业务数据到正确的业务处理功能。具体实现如图8所示，包括：

步骤800：VNF部署完毕，相关业务处理正常执行。在业务处理过程中，假设外部的对接设备根据当前转发路由信息，将业务数据直接转发给业务处理功能2。

步骤801：本实施例中，假设由于用户业务量下降，比如在深夜时段，大部分用户不再发起业务，此时，根据网络运营策略或弹性需求，需要执行VNF弹性收缩功能。此时，资源调度功能如果决策业务处理功能2收缩，则会向业务处理功能2发送消息，以通知业务处理功能2释放其占用的全部单位粒度资源。

步骤802：业务处理功能2成功释放其业务能力资源后，资源调度功能向业务处理功能1发送消息，以告知业务处理功能1接纳新的单位粒度资源。

步骤803：完成业务处理功能2和业务处理功能1的资源重分配后，资源调度功能向外部的对接设备发布路由更新消息，并通过动态路由协议将更新后的转发路由信息发布给相应的对接设备。

步骤804：外部的对接设备接收并更新本地的转发路由信息；根据更新后的路由将接收到的业务报文直接转发给相应业务处理功能。

比如，本实施例中，将识别出的业务处理功能1支持业务数据直接发送到业务处理功能1；

步骤805：业务处理功能2完成全部资源释放和业务处理后，业务处理功能2可以被关闭。

图9为本发明VNF实现弹性扩展的实施例的流程示意图，本实施例描述了基于本发明的VNF部署架构，多个业务处理功能同时工作时，VNF以及服务根据弹性规则执行弹性扩展的处理过程。本实施例中，假设资源调度功能从各个业务处理功能回收部分单位粒度资源，执行资源再分配；而后增加一个业务处理功能，并将回收的相应单位粒度资源分配给该新增的业务处理功能；资源管理功能更新转发路由信息，并通告给相应的对接设备。对接设备则根据更新后的转发路由信息直接转发业务数据到正确的业务处理功能。具体实现如图9所示，包括：

步骤900：VNF部署完毕，相关业务处理正常执行。在业务处理过程中，假设外部的对接设备根据当前转发路由信息，将业务数据直接转发给业务处理功能1。

步骤901：本实施例中，假设当业务量增长，比如在工作日的高峰时段，业务量上涨，目前的业务处理功能数量不能满足当前的业务流量，根据网络运营策略或弹性需求，需要执行VNF弹性扩展功能。此时，资源调度功能如果决策并开启新的业务处理功能如业务处理功能2。

步骤902：资源调度功能向业务处理功能1发送消息，以通知业务处理功能1释放部分单位粒度资源。

这里，如果同时存在的多个业务处理功能，资源调度功能可以分别从多个业务处理功能中各获取一部分单位粒度资源，以提供给新扩展的业务处理功能。其中，多个业务处理功能可以是按照预先设置的策略如按照负荷情况选择出来的，比如可以从负荷重的业务处理功能中获取单位粒度资源。其中，从业务处理功能中获取多少单位粒度资源取决于新开启的业务处理功能的需求，按照策略，只要从现存的业务处理功能获取的单位粒度资源的总和满足新开启的业务处理功能的需求即可。

步骤903：本实施例中，资源调度功能将从业务处理功能1中回收的单位粒度资源，分配给业务处理功能2，确保业务处理功能2获得单位粒度资源；

步骤904：完成业务处理功能2和业务处理功能1的资源重分配后，资源调度功能更新单位粒度资源对应的转发路由信息，并向外部的对接设备发布路由更新消息，并通过动态路由协议将更新后的转发路由信息发布给相应的外部对接功能。

步骤905：外部的对接设备接收并更新本地的转发路由信息。并根据更新后的路由将接收到的业务报文直接转发给相应业务处理功能。

比如，本实施例中，将识别为业务处理功能1支持的业务数据直接发送到业务处理功能1；将识别出的业务处理功能2支持的业务数据直接发送到业务处理功能2。

图10为本发明VNF架构实际应用的实施例的流程示意图，本实施例描述了在控制面/用户面(C/U)分离架构下，基于本发明的PGW用户面(PGW-U)VNF部署架构，多个PGW-U业务处理功能同时工作，根据PGW-U的资源调度结果发布转发路由信息，对接的设备如SGW能够依照接收的转发路由信息，将不同用户的业务数据直接转发到正确的PGW-U媒体面功能即业务处理功能。本实施例中，假设PGW-U包括PGW-U资源调度功能，以及PGW-U业务处理功能1和PGW-U业务处理功能2。具体实现如图10所示，包括：

步骤1000：PGW-U VNF初始化，PGW-U首先加载PGW-U资源调度功能，以便执行对业务处理功能的资源获取和管理。

本实施例中，PGW-U资源调度功能从系统配置中获取多个GTPU地址(GTPU地址1和GTPU地址2)，MS地址池等业务资源，并将获得的业务资源分成单位粒度资源。PGW-U资源调度功能将划分后的单位粒度资源分配给相应的PGW-U业务处理功能。

根据PGW-U业务处理功能和单位粒度资源的对应关系，为每个单位粒度资源创建对应的转发路由信息。

其中，PGW-U资源调度功能划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于每个PGW-U业务处理功能的能力，即每个PGW-U业务处理功能可获取一个或多个单位粒度资源。

步骤1001：PGW-U业务处理功能1在初始化后主动从PGW-U资源调度功能处请求获取单位粒度资源，获得GTPU地址1以及部分MS地址池；或者，PGW-U资源调度功能将划分后的单位粒度资源信息主动推送给PGW-U业务处理功能1。

步骤1002：PGW-U业务处理功能2在初始化后主动从PGW-U资源调度功能处请求获取单位粒度资源，获得GTPU地址2以及部分MS地址池；或者，PGW-U资源调度单元将相应划分后的单位粒度资源主动推送给PGW-U业务处理功能2。

步骤1003：PGW-U资源调度功能通过动态路由协议，比如OSPF或BGP协议，将生成的单位粒度资源的路由信息通告给相应的对接设备即SGW；同时，从SGW处获取外部路由。

步骤1004：PGW-U资源调度功能保存步骤1003中获得的外部路由信息，并将路由信息通告给PGW-U业务处理功能1。

步骤1005：PGW-U资源调度功能将步骤1003中得的外部路由信息通告给PGW-U业务处理功能2；

步骤1006：PGW控制面(PGW-C)接收到来自SGW的携带有移动终端1(MS1)的信息的创建会话请求(Create Session Req)消息。

步骤1007：PGW-C决定在PGW-U业务处理功能1上创建MS1的PDP承载，PGW-C从PGW-U业务处理功能1的单位粒度资源中获取GTPU地址1，同时从该单位粒度资源中为MS 1分配IP地址。

步骤1008：PGW-C向SGW发送携带有GTUP 1地址和MS1的IP地址的创建会话响应(Create Session Rsp)消息。

步骤1009：SGW根据GTPU 1地址对应的路由，直接将业务数据转发给PGW-U业务处理功能1。

步骤1010：PGW-C接收到SGW发送的携带有MS2的信息的Create Session Req消息.

步骤1011：PGW-C决定在PGW-U业务处理功能2上创建MS 2的PDP承载，PGW-C从PGW-U业务处理功能2的单位粒度资源中获取GTPU地址2，同时从该单位粒度资源中为MS 2分配IP地址。

步骤1012：PGW-C向SGW发送携带有GTUP 2地址和MS 2的IP地址的Create SessionRsp消息。

步骤1013：SGW根据GTPU 2地址对应的路由，直接将业务数据转发给PGW-U业务处理功能2。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本发明任一项的VNF实现业务处理的方法。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种虚拟网络功能VNF，其特征在于，包括：资源调度功能、一个或一个以上业务处理功能；其中，

资源调度功能，用于获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；为每个单位粒度资源创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；

业务处理功能，用于从资源调度功能获取一个或一个以上单位粒度资源；当收到对接设备的业务数据时，按照根据获得的单位粒度资源的类型选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

2.根据权利要求1所述的VNF，其特征在于，所述资源调度功能还用于：当执行VNF扩展时，从选择出的业务处理功能回收部分单位粒度资源，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备；和/或，

当执行VNF收缩时，从需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能回收全部单位粒度资源，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备。

3.根据权利要求1所述的VNF，其特征在于，所述业务处理功能还用于：在各个所述业务处理功能之间执行弹性备份。

4.根据权利要求3所述的VNF，其特征在于，所述备份的方式包括：N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。

5.根据权利要求1、2或3所述的VNF，其特征在于，所述划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于所述业务处理功能的能力。

6.根据权利要求1、2或3所述的VNF，其特征在于，所述业务处理功能获取单位粒度资源包括：

所述业务处理功能在初始化后主动从所述资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，

所述业务处理功能接收所述资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

7.根据权利要求1、2或3所述的VNF，其特征在于，所述资源调度功能和各业务处理功能之间设置有资源管理接口。

8.根据权利要求1、2或3所述的VNF，其特征在于，所述VNF业务资源能力包括：对外的服务地址，业务使用的地址池。

9.一种虚拟网络功能VNF实现业务处理的方法，其特征在于，包括：

VNF获取VNF业务资源能力，将获得的VNF业务资源能力划分为若干单位粒度资源；

VNF为每个单位粒度资源创建转发路由信息，将划分后的单位粒度资源对应的转发路由信息传送给外部的路由器或者对接设备；

获取一个或一个以上单位粒度资源，当收到对接设备的业务数据时，VNF按照根据获得的单位粒度资源的类型选择出的业务处理逻辑执行业务处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当执行VNF扩展时，从选择出的业务处理功能回收部分单位粒度资源以满足新开启的业务处理功能的需求，执行资源再分配，更新所述转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备；和/或，

当执行VNF收缩时，从需要执行VNF弹性收缩的业务处理功能回收全部单位粒度资源，执行资源再分配，更新转发路由信息并通告给相应的路由器或者对接设备。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述VNF中的各个业务处理功能之间执行弹性备份。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述备份的方式包括：N对M主备方式，其中，N和M的取值大于或等于1，N和M都是整数。

13.根据权利要求9、10或11所述的方法，其特征在于，所述VNF创建转发路由信息包括：

所述VNF中的资源调度功能根据各单位粒度资源当前所在业务处理功能的接口地址分别为每个单位粒度资源创建转发路由信息，其中，为路由设置的下一跳转发地址为该单位粒度资源当前所在的业务处理功能的接口地址。

14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述划分后的单位粒度资源的粒度小于或等于所述业务处理功能的能力。

15.根据权利要求9、10或11所述的方法，其特征在于，所述获取一个或一个以上单位粒度资源包括：

所述VNF中的业务处理功能在初始化后主动从所述VNF中的资源调度功能处请求以获取单位粒度资源；或者，

所述VNF中的业务处理功能接收所述VNF中的资源调度功能主动推送的单位粒度资源。

16.根据权利要求9、10或11所述的方法，其特征在于，所述VNF业务资源能力包括：对外的服务地址，业务使用的地址池。

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