CN113615146B - 基于数据一致性的网络功能实例的重新选择 - Google Patents

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Abstract

本发明面临重新选择具有与先前选择的NF服务实例(101)相同的数据一致性(一致性1)的针对后续请求(S‑520、S‑535)的另一NF服务实例(103、201)的问题。为了解决该问题，本发明提供了在配置时基于针对会话/上下文数据的部署和存储解决方案来标识哪些相同服务类型的实例(101、103、201)可以以强一致性访问相同数据，并将该信息提供给消费者(40)，使得只要有可能，就允许其优先选择支持强一致性的备选NF服务实例。

Description

基于数据一致性的网络功能实例的重新选择
技术领域
本发明总体上涉及5G网络中的网络功能NF实例的选择；并且，更具体地，本发明涉及基于数据一致性的NF实例的选择以优化生产者可互换性。
背景技术
下一代(5G)网络架构在3GPP TS 23.501 V15.5.0和3GPP TS 23.502 V15.5.0中定义。从版本15开始，3GPP网络将有所不同的一个关键方面是核心网络(CN)架构主要围绕基于服务的架构(SBA)范例来构建。即，将存在网络域，基本上是CN，其中不同的功能组件被定义为服务，它们是自包含的功能，可以以隔离的方式改变和修改，而不会影响其他功能。
5G CN中的服务将可能以无状态方式构建，即业务逻辑和数据上下文将被分离。这意味着服务将它们的上下文在外部存储在专有DB中。这将实现各种云基础设施特征，如自动伸缩或自动修复。
3GPP TS 23.501将网络功能(NF)定义为5G网络中3GPP采用或3GPP定义的处理功能，其具有定义的功能行为和3GPP定义的接口。具体地，3GPP TS 23.501在第5.21节中公开了NF可以部署在虚拟化环境中。除此之外，服务将作为NF的一部分进行部署，并且多个NF实例可以部署在集合中，如3GPP TS 23.742 V16.0.0中公开的，只要这些实例可以访问相同的上下文数据。
在这方面，3GPP TS 29.510 V15.3.0公开了NF存储库功能(NRF)作为5G核心网络(5GC)中的网络实体，其支持以下功能：维护可用NF实例及其支持服务的NF配置文件(profile)；以及支持服务发现功能。它从NF实例接收NF发现请求，并提供满足特定标准(例如，支持给定服务)的可用NF实例的信息。为此，NF注册(NFRegister)服务操作被用于：通过向NRF提供请求NF的NF配置文件，在NRF中注册NF，并且NRF将请求NF标记为可用于被其他NF发现；以及注册与现有NF实例相关联的服务。此外，NF发现(NFDiscover)服务操作发现由其NF配置文件表示的NF实例的集合(及其关联的NF服务实例)，这些NF实例当前已在NRF中注册并满足许多输入查询参数。
如图1所示，一个NF实例将始终由单个供应商提供，包括(如由3GPP标准化的)多个服务。每个服务可以在池中被实例化，并且可以访问可以由NF实例中的其他服务共享的存储资源，但这取决于实现和部署，而不是由3GPP标准化。
如图2所示，在相同或不同的数据中心(DC)中的一个或多个NF实例可以部署在同一个NF集合中，这意味着这些实例提供相同的业务逻辑并可以访问相同的数据。对相同数据的访问可以通过不同的方式，提供不同级别的数据一致性，例如如果需要在本地部署的存储资源之间进行复制，则该复制可以是同步的或异步的。
为了可以访问相同的数据，该数据没有被标准化，NF集合中的所有NF实例都由同一个供应商提供。
NF实例也可以跨越多个DC，如图3示例性所示。
目前，在3GPP中正在讨论，可以考虑服务集合概念以及图4所示的标准构造。与上述图1的主要区别在于，在图4中，服务集合构造是标准化的，而在图1中，内部实例池在NF实例内部管理。
如上所述，在相同或不同的DC(数据中心)中的一个或多个NF实例可以部署在同一个NF集合中，这意味着这些实例提供相同的业务逻辑并且可以访问相同的数据。对相同数据的访问可以通过不同的方式，提供不同级别的数据一致性，例如如果需要在本地部署的存储资源之间进行复制，则该复制可以是同步的或异步的。
存在两种一致性模型：弱和强。如果用于/被实现以访问“相同”数据的技术/方法不能确保强一致性，这意味着不同的并行过程可以感知不同状态的变化。在我们的情况下，这意味着对两个不同NF实例中的“共享”数据的访问可能无法访问完全相同的数据(最新的)。
然而，3GPP TS 23.502提供了NF集合的定义如下。NF集合：一组相同类型的可互换的NF实例，支持相同的服务和相同的网络切片。同一NF集合中的NF实例可以在地理上分布，但可以访问相同的上下文数据。
显然，NF实例是“可互换的”，可以被理解为消费者可以使用它们中的任何一个并获得相同的结果，如在针对重新选择的另一段落中所描述的。
该标准还公开：如果NF服务生产者提供的端点地址指向特定的目标NF生产者或NF服务生产者、NF集合内的实例，则NF消费者或SCP可以重新选择同一NF集合中的另一NF实例或该同一NF实例中的同一NF服务集合内的同一NF服务的另一服务实例以用于后续事务，并获得与使用原始选择的NF服务实例相同的结果。如果请求者NF未能联系到原始NF服务实例，则可能需要重新选择。
本公开似乎考虑到在针对后续请求重新选择另一NF服务实例的情况下，结果将与选择先前的NF服务实例相同，甚至不管NF集合是否在地理上分布。
然而，这只有在访问共享数据时可以确保强一致性的情况下才是真实的，但情况并非总是如此，这取决于DB技术支持的一致性模型。
此外，如果NF集合内的NF实例在地理上分布，则它们之间的距离可能很大，在这种情况下，访问不同NF实例中不同数据“状态”的可能性增加。
发明内容
本发明旨在克服这些缺点并提供根据所附权利要求的解决方案。即，向消费者发送附加信息并增强消费者逻辑，以便消费者以更优化的方式重新选择NF集合中的另一NF。例如，消费者(或SCP)优选地选择集合内支持强一致性的NF/服务实例(相同类型)，而不是不能提供数据一致性的NF/服务实例，由此保证消费者获得相同的结果。
为此，每个生产者服务实例以如下方式被预配置：使消费者逻辑能够重新选择与先前的实例具有强一致性的服务实例。
一个优点是该提议允许消费者/SCP优先选择支持强一致性的备选NF/服务实例。如果不可能，消费者/SCP可以选择另一NF/服务实例，但结果可能不是(与没有重新选择)完全相同，那么消费者/SCP在这些情况下甚至可以考虑不重新选择(除非先前的生产者实例失败)。
另一优点是，一些(由消费者进行的)业务逻辑可以只有在确保强一致性的情况下才被支持；在这些情况下，本发明允许消费者不重新选择。这可以与在一些情况下(如果消费者继续修改不完全一致的数据)避免损坏数据有关。
另一方面，本发明可以由计算机程序来实施，该计算机程序可以被加载到具有输入单元和输出单元以及处理单元的计算机的内部存储器中，并且包括适用于执行上述方法步骤的可执行代码。具体地，该可执行代码可以被记录在计算机中可读的载体中。
附图说明
通过结合附图阅读本说明书，本发明的特征、目标和优点将变得明显，在附图中：
图1表示NF实例的基本和示例性构造。
图2表示具有多于一个NF实例的NF集合的基本和示例性构造。
图3示出了跨越多个DC的NF实例。
图4表示具有NF实例的服务集合的基本和示例性构造。
图5示出了根据实施例的在基于生产者实例的一致性值的消费者重新选择中执行的示例性动作序列。
图6示出了针对VNF1 1、VNF2 2和VNF3 3编译步骤S-500中所示的数据的图5的摘录。
具体实施方式
下面描述了当前优选的实施例，其中NF集合内的每个服务实例都用新属性(例如，一致性)来标识，该新属性通过具有相同的属性值来标识该服务实例是否与另一实例具有强一致性。
为了简单和清楚起见，以下实施例涉及示例性服务类型X实例1，如图5所示。
图5所示的动作序列假设初始配置未在下文中示出和讨论。
存在三个不同的虚拟化NF(VNF)，每个VNF包括本地会话DB，对于同一VNF中的实例是唯一的。在该方面，3GPP TR 28.801 V15.1.0(2018-01)定义了网络功能(NF)：网络功能是指网络中的处理功能，其中，VNF是NF的虚拟化版本(有关VNF的更多细节，参考ETSINFV)。
VNF1包括可以访问存储资源中的相同数据的多个服务A实例。然后，确保强一致性，并且然后所有实例被配置有相同的一致性值，例如一致性1。
VNF2仅包括可以访问另一本地存储资源的一个服务A实例。该本地资源与VNF1中的存储资源同步地被复制。即，确保强一致性。然后，它具有相同的一致性值，例如一致性1。
VNF3仅包括可以访问另一本地存储资源的一个服务A实例。在该示例中，该本地资源与其余存储资源异步地被复制。
所有服务A实例都作为SBA服务在外部公开。现在，在下文中讨论图5所示的动作序列。
动作1.消费者服务C向(VNF1中的)服务A发送操作请求，该服务A是基于发现时接收到的信息选择的，上面参考3GPP TS 29.510 V15.3.0进行了讨论。它甚至可以是随机的。作为备选方案，初始选择可以考虑在选择服务实例时是否存在与该实例具有强一致性的其他实例，这些实例将是优选的，因为重新选择要确保获得相同的结果。
动作2.来自服务A的响应。
动作3.消费者C对每个请求执行重新选择(一些运营商似乎认为这是一种可能性)。然后，它检查可以选择哪些其他服务A实例以确保相同的结果。
动作4.具有相同一致性1值的所有服务A实例确保强一致性，然后在这种情况下，消费者C选择VNF1中的另一服务A实例。
动作5.来自服务A的响应。
动作6.消费者C执行重新选择，它检查可以选择哪些其他服务A实例以确保相同的结果。
动作7.具有相同一致性1值的所有服务A实例确保强一致性，然后在这种情况下，消费者C选择VNF2中的服务A实例。
动作8.来自服务A的响应。
动作9.消费者C执行重新选择，它检查可以选择哪些其他服务A实例以确保相同的结果。让我们假设在该示例中，VNF1和VNF2已关闭。然后，消费者将选择服务A的另一实例，但它可能得不到相同的结果。
动作10.消费者C选择VNF3中的服务A实例，具有另一一致性值，其指示不能确保强一致性。
动作11.来自服务A的响应。
在下文中公开了关于如何实现当前提议的另一备选方案。它假设数据一致性信息被嵌入到NF配置文件中可得的现有属性中，例如，位置信息。
位置描述了NF实例的位置(例如，地理位置、数据中心)，但它可以扩展为可选地还包括有关数据一致性的信息。下面给出了示例。让我们假设DC中存在三个NF，但它们中只有两个(NF1和NF2)以允许完全数据一致性的方式是可互换的，而NF3不能以相同的方式与其他两个是可互换的。然后可以定义位置属性，使得NF3(如果NF3是在NF1和NF2之后被重新选择，则将不提供强数据一致性)被配置有不同的位置参数，例如以下任何一个：i)DC1中的NF1：位置：DC1.C1；ii)DC1中的NF2：位置：DC1.C1；以及DC1中的NF3：位置：DC1.C2。
如果消费者被预配置为使得优先重新选择具有相同位置属性的NF，则通过使用现有NF/服务注册和发现机制(其在上面参考3GPP TS 29.510 V15.3.0进行了讨论)有助于强数据一致性。
上面结合旨在是说明性而非限制性的各种实施例描述了本发明。预期本领域的普通技术人员可以修改这些实施例。本发明的范围由权利要求结合说明书和附图限定，并且落入权利要求的范围内的所有修改旨在被包含在其中。

Claims (16)

1.一种用于在5G网络中基于数据一致性对网络功能NF实例中的服务实例进行选择和重新选择的方法，所述方法包括：
由服务消费者发现两个或更多个NF实例，其中，第一NF实例包括针对服务的多个服务实例，所述多个服务实例访问第一存储资源并且分别与相同的第一一致性指示符相关联，并且其中，第二NF实例包括针对服务的至少一个服务实例，所述至少一个服务实例访问第二存储资源并且分别与第二一致性指示符相关联；
从所述服务消费者向所述第一NF实例中的所述多个服务实例中的所选择的第一服务实例发送服务请求；
在所述服务消费者处确定需要重新选择另一服务实例；
在所述服务消费者处重新选择所述另一服务实例为：
所述第一NF实例中的针对所述服务的所述多个服务实例中的第二服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符匹配，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符不同，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此不确保数据一致性；以及
从所述服务消费者向所述另一服务实例发送另一服务请求。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个NF实例被配置有相应的存储资源，其中，所述第一NF实例中的针对所述服务的所述多个服务实例被配置有对第一存储资源的访问，并且其中，所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例被配置有对第二存储资源的访问。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二NF实例中的所述第二存储资源与所述第一存储资源同步地被复制，并且所述第二一致性指示符被配置为匹配所述第一一致性指示符以指示强数据一致性。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二NF实例中的所述第二存储资源与所述第一存储资源异步地被复制，并且所述第二一致性指示符被配置为不同于所述第一一致性指示符以指示弱数据一致性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第一一致性指示符和所述第二一致性指示符基于指示所述服务实例驻留的位置的位置信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，具有相同位置信息的服务实例在所述服务消费者处是以完全数据一致性可互换的。
7.一种用于在5G网络中基于数据一致性对网络功能NF实例中的服务实例进行选择和重新选择的系统，所述系统包括：
两个或更多个NF实例，其中，第一NF实例包括针对服务的多个服务实例，所述多个服务实例访问第一存储资源并且分别与相同的第一一致性指示符相关联，并且其中，第二NF实例包括针对服务的至少一个服务实例，所述至少一个服务实例访问第二存储资源并且分别与第二一致性指示符相关联；
服务消费者，被配置为：
发现所述两个或更多个NF实例，其中，所述第一NF实例包括针对所述服务的所述多个服务实例，所述多个服务实例访问第一存储资源并且分别与相同的所述第一一致性指示符相关联，并且其中，所述第二NF实例包括针对所述服务的所述至少一个服务实例，所述至少一个服务实例访问第二存储资源并且分别与所述第二一致性指示符相关联；
向所述第一NF实例中的所述多个服务实例中的所选择的第一服务实例发送服务请求；
确定需要重新选择另一服务实例；
重新选择所述另一服务实例为：
所述第一NF实例中的针对所述服务的所述多个服务实例中的第二服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符匹配，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符不同，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此不确保数据一致性；以及
向所述另一服务实例发送另一服务请求。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，每个NF实例被配置有相应的存储资源，其中，所述第一NF实例中的针对所述服务的所述多个服务实例被配置有对第一存储资源的访问，并且其中，所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例被配置为有对第二存储资源的访问。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二NF实例中的所述第二存储资源与所述第一存储资源同步地被复制，并且所述第二一致性指示符被配置为匹配所述第一一致性指示符以指示强数据一致性。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二NF实例中的所述第二存储资源与所述第一存储资源异步地被复制，并且所述第二一致性指示符被配置为不同于所述第一一致性指示符以指示弱数据一致性。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中，所述第一一致性指示符和所述第二一致性指示符基于指示所述服务实例驻留的位置的位置信息。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，具有相同位置信息的服务实例在所述服务消费者处是以完全数据一致性可互换的。
13.一种包括处理器和存储器的网络节点，所述存储器包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述网络节点能够在5G网络中实现服务消费者，由此所述网络节点被配置为：
发现两个或更多个网络功能NF实例，其中，第一NF实例包括针对服务的多个服务实例，所述多个服务实例访问第一存储资源并且分别与相同的第一一致性指示符相关联，并且其中，第二NF实例包括针对服务的至少一个服务实例，所述至少一个服务实例访问第二存储资源并且分别与第二一致性指示符相关联；
向所述第一NF实例中的所述多个服务实例中的所选择的第一服务实例发送服务请求；
确定需要重新选择另一服务实例；
重新选择所述另一服务实例为：
所述第一NF实例中的针对所述服务的所述多个服务实例中的第二服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符匹配，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此确保数据一致性；或者
如果所述第二一致性指示符与所述第一一致性指示符不同，则重新选择所述另一服务实例为所述第二NF实例中的针对所述服务的所述至少一个服务实例中的一个服务实例，因此不确保数据一致性；以及
向所述另一服务实例发送另一服务请求。
14.根据权利要求13所述的网络节点，其中，所述第一一致性指示符和所述第二一致性指示符基于指示所述服务实例驻留的位置的位置信息。
15.根据权利要求14所述的网络节点，其中，具有相同位置信息的服务实例在所述服务消费者处是以完全数据一致性可互换的。
16.一种计算机可读存储介质，包括指令，所述指令在至少一个处理器上执行时使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
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