CN110018898B - 选择虚拟化基础设施管理器的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出选择虚拟化基础设施管理器的方法及装置。方法包括：NFVO维护各VIM的剩余资源信息；维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务；对于任一VNFM下的VIM队列，周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列；当接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。本发明实现了对VIM资源的均衡使用。

Description

选择虚拟化基础设施管理器的方法及装置

技术领域

本发明涉及云管理平台技术领域，尤其涉及选择VIM(VirtualizedInfrastructure Manager，虚拟化基础设施管理器)的方法及装置。

背景技术

核心网云管理平台系统中的主要网元有：NFVO(Network FunctionsVirtualization Orchestrator，网络功能虚拟化协调器)、VNFM(Virtualized NetworkFunction Manager，虚拟化网络功能管理器)和VIM(Virtualized InfrastructureManager，虚拟化基础设施管理器)。

NFVO和VNFM配合实现VNF((Virtualized Network Function，虚拟化网络功能)的生命周期管理和资源的全局视图功能。

NFVO通过C6接口与VNFM交互，实现对VNFM资源分配申请的认证授权、弹性伸缩策略下发；并和VNFM配合实现：VNF实例初始化、VNF的扩容/缩容以及VNF实例的终止。

NFVO通过C7接口与VIM交互，实现VNF与PNF(Physical Network Function，物理网络功能)以及VNF与VNF相连网络资源的分配及管理、计算和存储硬件资源及虚拟化资源的性能KPI(Key Performance Indicator，关键绩效指标)采集、状态监控、资源变化上报以及故障上报。

VNFM实现VNF的生命周期管理，包括：VNF实例的初始化、VNF的扩容/缩容、VNF实例的终止。支持接收NFVO下发的弹性伸缩策略，实现VNF的弹性伸缩。

VNFM通过C5接口与VIM交互，实现进行VNF相关计算、存储和网络虚拟化资源的分配和释放，以及虚拟化资源故障信息的上报、虚拟化资源性能信息(包括虚拟CPU使用率、虚拟内存占用率、虚拟网卡吞吐率等)的收集。

VNFM通过C10接口与VNF交互如下消息：

1)VNFM到VNF的消息

将VNF故障信息、虚拟机创建完成信息发送给VNF，便于VNF进行应用软件加载、资源故障信息收集及处理。

2)VNF到VNFM的消息

VNF加载完成信息，告知VNFM所创建的虚拟机上的业务可以提供服务；

VNF的性能信息，告知VNFM用于弹性伸缩。

VIM主要负责基础设施层硬件资源和虚拟化资源的管理、监控和故障上报，面向上层VNFM提供虚拟化资源池。

VIM通过C1接口与硬件资源交互，实现VLAN、VXLAN划分，对被管理云化系统所使用的IP-SAN、交换机(包括TOR)、路由器、防火墙、负载均衡器、机框风扇、电源、物理服务器在内的硬件资源的状态进行管理和监控。

NFVO支持接入多个VNFM进行管理，根据VNFM的ID进行区分，NFVO支持建立VNFM和VNFM作用域的VIM之间的关系，NFVO和VNFM、VIM之间的拓扑关系如图1所示。

VNFM支持对一个或多个VNF实例进行管理，所管理的VNF实例可以是同一类型，也可以是不同类型，通过VNF实例的ID来区分不同VNF实例。支持对VNF实例所占用的虚拟化资源的状态信息进行采集，支持接收来自VIM关于VNF实例所占用的虚拟化资源的变化情况、故障信息及监控信息，能够进行显示并进行相应的处理如：进行弹性伸缩等。

在NFV网络架构中，针对VNF实例所需资源的分配策略，通常采用的轮询调度方法是依次轮流使用VIM。当VNF实例所需资源变化频繁时，这种调度方法容易造成VIM资源不均衡。

发明内容

本发明提出选择VIM的方法及装置，以实现对VIM资源的均衡使用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种选择VIM的方法，该方法包括：

NFVO根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；

NFVO根据每个VIM周期性发来的该VIM的VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务；

对于任一VNFM下的VIM队列，NFVO周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：

将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列；

当NFVO接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

所述按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列进一步包括：

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列。

所述按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列进一步包括：

若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，将内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM之后、将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例之前进一步包括：

NFVO向选择的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足该新创建的VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM；否则，返回所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM的动作。

所述NFVO接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求之前进一步包括：

NFVO接收运维人员发起的实例化VNF操作请求，该请求携带运维人员选择的VNFM标识和VNF实例所需的资源信息；

NFVO根据实例化VNF操作请求携带的VNFM标识，向对应VNFM发送实例化VNF请求；

VNFM接收该实例化VNF请求后，创建实例化VNF任务，并向NFVO返回VNF实例标识、VNF实例任务标识及实例化VNF任务状态。

一种选择VIM的装置，该装置包括：

VIM信息维护模块：根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；根据每个VIM周期性发来的该VIM的虚拟化网络功能VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务；

VIM队列维护模块：对于任一VNFM下的VIM队列，周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列；

资源授权模块：接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

所述资源授权模块按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列进一步包括：

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列。

所述资源授权模块按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列进一步包括：

若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，将内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

所述资源授权模块按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM之后、将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例之前进一步包括：

向选择的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足该新创建的VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM；否则，返回所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM的动作。

所述装置位于NFVO上。

本发明通过动态维护VIM的剩余资源以及VNF实例任务状态，实现了为VNF实例选择最优的VIM，达到了VIM资源的均衡使用。

附图说明

图1为NFVO和VNFM、VIM之间的拓扑关系图；

图2为本申请一实施例提供的选择VIM的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的VNF实例化及资源授权方法流程图；

图4为本发明实施例提供的VIM队列调整方法流程图；

图5为本发明实施例提供的NFVO维护的VIM队列的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的选择VIM的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图2为本申请实施例提供的选择VIM的方法流程图，其具体步骤如下：

步骤201：NFVO根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；根据每个VIM周期性发来的该VIM的虚拟化网络功能VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务。

步骤202：对于任一VNFM下的VIM队列，NFVO周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列。

步骤203：当NFVO接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

图3为本发明实施例提供的VNF实例化及资源授权方法流程图，其具体步骤如下：

步骤301：NFVO接收运维人员发起的实例化VNF操作请求，该请求携带运维人员选择的VNFM标识和VNF实例所需的资源信息。

VNF实例所需的资源信息包括：VNF实例所需的资源的种类、规格和数量。资源主要指虚拟CPU、虚拟内存和虚拟硬盘。

步骤302：NFVO根据实例化VNF操作请求携带的VNFM标识，向对应VNFM发送实例化VNF请求。

步骤303：VNFM接收该实例化VNF请求后，创建实例化VNF任务，并向NFVO返回VNF实例标识、VNF实例任务标识及VNF实例任务状态；NFVO接收并保存VNFM返回的VNF实例任务记录，包括：VNF实例标识、VNF实例任务标识及VNF实例任务状态，并向运维人员返回VNF实例任务状态。

VNF实例任务状态包括：创建中、等待资源授权、资源授权完成、任务运行中、任务删除等状态，本步骤中的状态是：创建中。

步骤304：VNFM向NFVO发送资源授权请求，该请求携带VNF实例所需的资源信息。

步骤305：NFVO接收该资源授权请求后，根据该请求携带的VNF实例所需的资源信息，计算VNF实例所需的资源。

具体地，对于每类资源，NFVO根据VNF实例所需的该类资源的规格和数量，计算VNF实例所需的该类资源的总量。

步骤306：NFVO根据轮询策略，从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM。

步骤307：NFVO向选定的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源汇总信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM，执行步骤308；否则，返回步骤306。

步骤308：NFVO将该VNF实例任务的标识放入自身维护的该VIM的任务列表中，同时将选定的VIM的标识返回给VNFM，并将VNF实例任务标识以及该VNF实例占用的资源信息发送给选定的VIM，选定的VIM记录该VNF实例任务标识，并根据该VNF实例占用的资源信息，更新自身的剩余资源信息。

图4为本发明实施例提供的VIM队列调整方法流程图，其具体步骤如下：

步骤401：NFVO上电后，启动VIM资源变更监听服务和VIM中VNF实例任务状态监听服务。

步骤402：每个VIM周期性地向NFVO发送资源变化通知，NFVO根据该资源变化通知更新自身维护的该VIM的剩余资源信息。

具体地，VIM将自身的各类资源(虚拟CPU、虚拟内存、虚拟硬盘等)的变化信息周期性地通知给NFVO。变化信息包括：变化的状态以及变化的量，变化的状态如：增加、占用或释放等，变化的量如：发生变化的资源规格以及数量。

NFVO维护维护每个VNFM下的所有VIM的资源信息，该资源信息可表示为每类资源(虚拟CPU、虚拟内存、虚拟硬盘等)的规格和数量。

步骤403：每个VIM周期性地向NFVO发送本VIM的VNF实例任务状态变化通知，NFVO根据该通知，更新自身维护的各VIM的VNF实例任务列表。

VNF实例任务状态变化通知包括：VNF实例任务标识以及该VNF实例任务的状态：运行中或删除。

当NFVO接收到VIM发来的VNF实例任务状态变化通知时，进行如下处理：

若该通知中的VNF实例任务的状态为运行中，则根据该通知中的VNF实例任务标识查找自身维护的该VIM的VNF实例任务列表，若该VNF实例任务标识已存在于该任务列表中，则不作进一步处理，否则，将该VNF实例任务标识添加到该任务列表中；

若该通知中的VNF实例任务的状态为删除，则根据该通知中的VNF实例任务标识查找自身维护的该VIM的VNF实例任务列表，查找到后，将该VNF实例任务标识从该任务列表中删除。

图5为NFVO维护的VIM队列的结构示意图，其中：

设定NFVO维护的VNFM一共有N个：VNFM 1～N，每个VNFM具有唯一的VNFM标识；

每个VNFM具有一个VIM队列，每个VIM具有唯一的VIM标识，每个VIM下具有虚拟CPU、虚拟内存、虚拟硬盘等资源，每个VIM具有自己的VNF实例任务列表，该任务列表中包含了正在执行的VNF实例任务标识。

步骤404：对于任一VNFM下的VIM队列，NFVO对该VIM队列中的VIM执行如下处理：

对于任务列表不为空的各VIM，将各VIM置入队尾；

对于任务列表为空的各VIM，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将各VIM依次从队首往后排列；且，

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，对CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列；若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，对内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

图6为本发明实施例提供的选择VIM的装置的结构示意图，该装置位于NFVO上，该装置主要包括：VIM信息维护模块61、VIM队列维护模块62和资源授权模块63，其中：

VIM信息维护模块61：根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；根据每个VIM周期性发来的该VIM的虚拟化网络功能VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务。

VIM队列维护模块62：对于任一VNFM下的VIM队列，根据VIM信息维护模块61维护的各VIM的剩余资源信息以及各VIM的VNF实例任务列表，周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列。

资源授权模块63：接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从VIM队列维护模块62维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

进一步地，资源授权模块63按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列进一步包括：

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列。

进一步地，资源授权模块63按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列进一步包括：

若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，将内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

进一步地，资源授权模块63按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM之后、将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例之前进一步包括：

向选择的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足该新创建的VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM；否则，返回所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM的动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种选择虚拟化基础设施管理器VIM的方法，其特征在于，该方法包括：

网络功能虚拟化协调器NFVO根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；

NFVO根据每个VIM周期性发来的该VIM的虚拟化网络功能VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务；

对于任一虚拟化网络功能管理器VNFM下的VIM队列，NFVO周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：

将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列；

当NFVO接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列进一步包括：

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列进一步包括：

若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，将内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM之后、将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例之前进一步包括：

NFVO向选择的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足该新创建的VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM；否则，返回所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM的动作。

5.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述NFVO接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求之前进一步包括：

NFVO接收运维人员发起的实例化VNF操作请求，该请求携带运维人员选择的VNFM标识和VNF实例所需的资源信息；

NFVO根据实例化VNF操作请求携带的VNFM标识，向对应VNFM发送实例化VNF请求；

VNFM接收该实例化VNF请求后，创建实例化VNF任务，并向NFVO返回VNF实例标识、VNF实例任务标识及实例化VNF任务状态。

6.一种选择虚拟化基础设施管理器VIM的装置，其特征在于，该装置包括：

VIM信息维护模块：根据每个VIM周期性发来的该VIM的资源变化通知，维护各VIM的剩余资源信息；根据每个VIM周期性发来的该VIM的虚拟化网络功能VNF实例任务状态变化通知，维护各VIM的VNF实例任务列表，VNF实例任务列表中包含对应VIM的正在执行的VNF实例任务；

VIM队列维护模块：对于任一虚拟化网络功能管理器VNFM下的VIM队列，周期性地对该VIM队列中的VIM执行如下处理：将任务列表不为空的各VIM置入队尾，且，按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列；

资源授权模块：接收到VNFM发来的针对新创建的VNF实例的资源授权请求时，按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM，将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述VIM队列维护模块按照CPU剩余数量从多到少的顺序，将任务列表为空的各VIM从队首往后排列进一步包括：

若存在CPU剩余数量相同的VIM，则按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述VIM队列维护模块按照内存剩余容量的从大到小，将CPU剩余数量相同的各VIM依次进行排列进一步包括：

若存在内存剩余容量相同的VIM，则按照硬盘剩余容量的从大到小，将内存剩余容量相同的各VIM依次进行排列。

9.根据权利要求6至8任一所述的装置，其特征在于，所述资源授权模块按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM之后、将该VIM的资源分配给新创建的VNF实例之前进一步包括：

向选择的VIM发送获取资源信息指令，当接收到该VIM返回的该VIM的剩余资源信息时，计算该VIM的剩余资源是否满足该新创建的VNF实例所需的资源，若满足，则选定该VIM；否则，返回所述按照轮询策略从自身维护的该VNFM的VIM队列中选择一个VIM的动作。

10.根据权利要求6至8任一所述的装置，其特征在于，所述装置位于网络功能虚拟化协调器NFVO上。

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