KR102061963B1 - System and Method for processing network packet based on NFV for ensuring high availability - Google Patents
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Abstract
고 가용성을 보장하는 NFV 기반의 네트워크 패킷 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 개시된 시스템은 적어도 하나의 서버 - 상기 적어도 하나의 서버 내에 특정 서비스 기능을 수행하는 복수의 VNF(Virtual Network Function)가 형성되고, 상기 복수의 VNF 각각은 적어도 하나의 VNF 인스턴스를 포함함 -; 및 상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하고, 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC(Service Function Chaining)를 구성하는 제어 장치;를 포함하되, 상기 제어 장치는, VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 상기 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택한다. An NFV based network packet processing system and method for ensuring high availability are disclosed. The disclosed system comprises at least one server, wherein a plurality of virtual network functions (VNFs) are formed in the at least one server, each of the plurality of VNFs comprising at least one VNF instance; And a control device configured to sequentially select M (integer 2 or more) VNFs among the plurality of VNFs, and select one VNF instance from each of the selected M VNFs to configure SFC (Service Function Chaining). The control device calculates an availability cost ratio value associated with at least one VNF instance in VNF i + 1 for a VNF instance selected from VNF i ( i is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to M), and wherein the availability cost ratio value The VNF instance in the VNF i + 1 corresponding to the maximum value is selected.
Description
본 발명의 실시예들은 고 가용성을 보장하는 NFV 기반의 네트워크 패킷 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to an NFV based network packet processing system and method that ensures high availability.
NFV(Network Function Virtualization, 네트워크 기능 가상화) 기술은 운영자가 서비스를 설치하고 유지 관리하는 방법을 변화시키고 있다. 네트워크 기능 가상화를 사용하면, 운영자는 소프트웨어를 통해 네트워크 기능을 구현할 수 있으며, VNF(Virtual Network Functions, 가상 네트워크 기능)을 통해 소프트웨어를 통한 네트워크 기능을 구현할 수 있다. Network Function Virtualization (NFV) technology is changing the way operators install and maintain services. With network function virtualization, operators can implement network functions through software, and network functions through software through Virtual Network Functions (VNF).
그러나, VNF를 이용한 서비스 방법을 사용하면 소프트웨어 및 하드웨어 오류와 같은 취약점이 발생한다. 즉, VNF에서 오류가 발생하는 경우, SFC(Service Function Chaining, 서비스 기능 체이닝)의 전 과정의 작업이 중단될 수 있다. However, using the VNF service method causes vulnerabilities such as software and hardware errors. That is, when an error occurs in the VNF, the entire process of SFC (Service Function Chaining) may be stopped.
따라서, NFV 기반의 네트워크는 기존 네트워크보다 높은 가용성(availability)이 요구되며, VNF를 간단하게 임베드하는 것만으로는 높은 가용성을 달성하기에 충분하지 않으며 추가적인 개선/보호 체계가 필요하다. Therefore, NFV-based networks require higher availability than existing networks, and simply embedding the VNF is not sufficient to achieve high availability and requires further improvement / protection schemes.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 고 가용성을 보장하는 NFV 기반의 네트워크 패킷 처리 시스템 및 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes an NFV-based network packet processing system and method for ensuring high availability.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 서버 - 상기 적어도 하나의 서버 내에 특정 서비스 기능을 수행하는 복수의 VNF(Virtual Network Function)가 형성되고, 상기 복수의 VNF 각각은 적어도 하나의 VNF 인스턴스를 포함함 -; 및 상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하고, 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC(Service Function Chaining)를 구성하는 제어 장치;를 포함하되, 상기 제어 장치는, VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 상기 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 시스템이 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, at least one server-a plurality of virtual network functions (VNF) to perform a specific service function is formed in the at least one server, the plurality of VNF Each includes at least one VNF instance; And a control device configured to sequentially select M (integer 2 or more) VNFs among the plurality of VNFs, and select one VNF instance from each of the selected M VNFs to configure SFC (Service Function Chaining). The control device calculates an availability cost ratio value associated with at least one VNF instance in VNF i + 1 for a VNF instance selected from VNF i ( i is an integer greater than or equal to 1 and less than M), wherein the availability cost ratio value A network packet processing system is provided which selects a VNF instance in the VNF i + 1 corresponding to a maximum value among the values.
상기 가용성 비용 비율 값은 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스의 가용성과 비례하고, 상기 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스 사이의 홉 수 거리와 반비례할 수 있다. The availability ratio cost value can be proportional to the availability of VNF instance, VNF in the i + 1, and inversely proportional to the number of hops distance between VNF instance, VNF i selected in the above instance, VNF VNF in the i + 1.
상기 제어 장치는, 상기 구성된 SFC이 기 설정된 임계 가용성 값 이하인 경우, 상기 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 상기 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가할 수 있다. When the configured SFC is less than or equal to a predetermined threshold availability value, the control device may measure availability importance of each of the M VNFs, and add a VNF instance to a VNF having a maximum availability importance among the measured availability importance levels. .
상기 VNF의 가용성 중요도는 상기 VNF를 구성요소로 가지는 SFC의 개수, 상기 VNF의 가용성 및 상기 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용을 이용하여 산출될 수 있다. The availability importance of the VNF may be calculated using the number of SFCs having the VNF as a component, the availability of the VNF, and the resource cost required to add a VNF instance to the VNF.
상기 VNF i의 가용성 중요도는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. The availability importance of the VNF i may be expressed as the following equation.
여기서, 는 상기 VNF i의 가용성 중요도, 는 상기 VNF i 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용, 는 상기 VNF i가 포함된 SFC, 는 상기 네트워크 패킷 처리 시스템에 구성된 SFC의 집합, 는 상기 VNF i의 가용성, 는 상기 VNF i가 포함된 SFC의 가용성을 각각 의미함. here, Is the availability importance of the VNF i , Resource cost for adding a VNF instance within the VNF i , Is an SFC including the VNF i , Is a set of SFCs configured in the network packet processing system, Is the availability of the VNF i , Is the availability of each SFC containing the VNF i .
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 서버 - 상기 적어도 하나의 서버 내에 특정 서비스 기능을 수행하는 복수의 VNF가 형성되고, 상기 복수의 VNF 각각은 적어도 하나의 VNF 인스턴스를 포함함 -; 및 상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하고, 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC를 구성하는 제어 장치;를 포함하되, 상기 제어 장치는, 상기 구성된 SFC이 기 설정된 임계 가용성 값 이하인 경우, 상기 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 상기 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 시스템이 제공된다. Further, according to another embodiment of the present invention, at least one server, wherein a plurality of VNFs for performing a specific service function are formed in the at least one server, each of the plurality of VNFs includes at least one VNF instance ; And a controller configured to sequentially select M (integer 2 or more) VNFs among the plurality of VNFs, and to configure an SFC by selecting one VNF instance from each of the selected M VNFs. When the configured SFC is less than or equal to a predetermined threshold availability value, the availability importance of each of the M VNFs is measured, and the network packet processing comprises adding a VNF instance to the VNF having the maximum availability importance among the measured availability importance levels. A system is provided.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 VNF가 형성된 네트워크 패킷 처리 시스템에서 수행되는 네트워크 패킷 처리 방법에 있어서, 상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC를 구성하는 단계;를 포함하되, 상기 구성하는 단계는, VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 상기 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 방법이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the network packet processing method performed in a network packet processing system in which a plurality of VNFs are formed, sequentially selecting M (integer or more) VNFs among the plurality of VNFs ; And configuring an SFC by selecting one VNF instance from each of the selected M VNFs, wherein the configuring step includes: VNF for the VNF instance selected from VNF i ( i is an integer of 1 or more and less than or equal to M). calculating at least one soluble cost ratio values that each are associated with VNF instances in the i + 1, and the network packet processing, characterized in that for selecting the VNF instance in the VNF i + 1 corresponding to the maximum of the available cost ratio values A method is provided.
본 발명에 따른 NFV 기반의 네트워크 패킷 처리 시스템 및 방법은 고 가용성을 보장하는 장점이 있다. NFV-based network packet processing system and method according to the present invention has the advantage of ensuring high availability.
또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
In addition, the effect of this invention is not limited to the above-mentioned effect, It should be understood that it includes all the effects which can be deduced from the structure of the invention described in the detailed description of this invention, or a claim.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 시스템 내의 VNF의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SFC를 구성하기 위해 VNF 인스턴스를 선택하는 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 시스템 내의 VNF 인스턴스의 추가의 개념을 도시한 도면이다.
도 5는 종래 기술의 본 발명의 구성을 비교하기 위해 사용되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 VNF 인스턴스를 추가하는 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a network packet processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a concept of a VNF in a network packet processing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an algorithm for selecting a VNF instance to configure an SFC according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a further concept of a VNF instance in a network packet processing system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view used for comparing the configuration of the present invention of the prior art.
6 is a diagram illustrating an algorithm for adding a VNF instance according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a network packet processing method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some steps It should be construed that it may not be included or may further include additional components or steps. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a schematic configuration of a network packet processing system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 시스템(100)는 NFV(Network Function Virtualization) 기반으로 동작하는 시스템으로서, 적어도 하나의 서버(110) 및 제어 장치(120)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상세하게 설명하기로 한다. Referring to FIG. 1, the network packet processing system 100 according to an embodiment of the present invention is a system operating based on Network Function Virtualization (NFV), and includes at least one
적어도 하나의 서버(110) 각각은 프로세서 및 메모리를 포함하며, 특정 서비스 기능을 수행하는 적어도 하나의 VNF(Virtual Network Function)가 형성되어 있으며, 각각의 VNF는 적어도 하나의 VNF 인스턴스를 포함한다. 따라서, 복수의 VNF가 네트워크 패킷 처리 시스템(100)에 형성되어 있다. 이는 도 2에 도시된 바와 같다. Each of the at least one
여기서, 메모리는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리일 수 있고, 서버의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령어 또는 데이터를 저장한다. 그리고, 프로세서는 중앙처리장치(CPU), 애플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. Here, the memory may be volatile and / or nonvolatile memory, and stores instructions or data related to at least one other component of the server. The processor may include one or more of a central processing unit (CPU), an application processor, or a communication processor.
그리고, 제어 장치(120) 역시 프로세서 및 메모리를 포함하며, SFC를 구성하는 동작을 수행한다. 보다 상세하게, 제어 장치(120)는 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하고, 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택 및 배치하여 SFC(Service Function Chaining)를 구성한다. 이러한 동작은 적어도 한번 이상 수행될 수 있으며, 이에 따라 적어도 하나의 SFC가 네트워크 패킷 처리 시스템(100)에 구성될 수 있다. 이는 도 2에 도시된 바와 같다. The
또한, 상기에서 언급한 바와 같이, NFV 기술을 이용하는 경우, 소프트웨어 및 하드웨어 오류와 같은 취약점이 발생할 수 있으며, VNF의 실패가 발생하면 SFC의 전 과정의 작업이 중단되는 문제점이 발생한다. 따라서, NFV 기반의 네트워크는 기존 네트워크보다 높은 가용성(중단없이 서비스가 유지되는지 여부를 판단하는 값)를 요구한다. 따라서, 본 발명에 따른 제어 장치(120)는 높은 가용성을 보장하도록 VNF를 배치(즉, VNF 내의 인스턴스를 배치)하여 SFC를 구성할 수 있다. In addition, as mentioned above, in the case of using the NFV technology, vulnerabilities such as software and hardware errors may occur, and when a failure of the VNF occurs, a problem occurs that the whole process of the SFC is stopped. Therefore, NFV-based networks require higher availability (values for determining whether a service is maintained without interruption) than existing networks. Accordingly, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 장치(120)는 M개의 VNF에 대해 순차적으로 VNF 인스턴스를 선택 내지 배치할 수 있다. 이 때, M개의 VNF 중 VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 하나의 VNF 인스턴스가 선택되었다고 가정할 때, 제어 장치(120)는 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값(Availability Cost Ratio)을 산출하고, 적어도 하나의 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택할 수 있다. 그리고, 상기에서 설명한 동작은 모든 VNF에 대해 반복적으로 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
즉, VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스는 적어도 하나의 가용성 비용 비율 값을 가질 수 있고, 각각의 가용성 비용 비율 값은 VNF i+1에 포함된 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 대응되며, 제어 장치(120)는 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스에 대한 적어도 하나의 VNF 인스턴스 중 최대값을 가지는 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택할 수 있다. 여기서, SFC의 가용성은 M개의 VNF의 가용성의 곱과 대응될 수 있으며, VNF 인스턴스의 가용성 비용 비율 값은 SFC의 가용성을 높이기 위해 산출되는 값이다. That is, the VNF instance selected in VNF i may have at least one availability cost ratio value, each availability cost ratio value corresponding to at least one VNF instance included in VNF i + 1 , and the
이 때, VNF i에 대한 가용성 비용 비율 값은 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스의 가용성과 비례하고, VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스 사이의 홉 수 거리와 반비례할 수 있다. 여기서, 모든 VNF에 포함된 VNF 인스턴스는 트리 구조 등으로 서로 연결되어 있고 가정한다. VNF i에 대한 가용성 비용 비율 값은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
At this time, availability, cost ratio value for the VNF i can be proportional to the availability of VNF instances in VNF i + 1, and inversely proportional to the number of hops distance between VNF instances in VNF i + 1 selected VNF instance in VNF i. Here, it is assumed that VNF instances included in all VNFs are connected to each other in a tree structure or the like. The availability cost ratio value for VNF i may be expressed as
여기서, 는 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 VNF i+1 내의 하나의 VNF 인스턴스 간의 가용성 비용 비율 값, 는 VNF i+1 내의 하나의 VNF 인스턴스의 가용성, 는 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 VNF i+1 내의 하나의 VNF 인스턴스 간의 홉 수 거리를 각각 의미한다. here, Is a soluble cost ratio value between VNF instance, VNF in the i + 1 selected in the VNF VNF instance i, Is the availability of one VNF instance within VNF i + 1 , Denotes the hop number distance between the VNF instance selected in VNF i and one VNF instance in VNF i + 1 , respectively.
한편, VNF에 VNF 인스턴스가 존재하지 않는 경우, 제어 장치(120)는 VNF 인스턴스가 존재하지 않는 VNF에 VNF 인스턴스를 새롭게 배치할 수 있다. 새로운 VNF 인스턴스는 이전의 VNF에 최대한 가깝게 배치되어 소비되는 대역폭을 최소화하여야 한다. 즉, VNF i+1에 VNF 인스턴스가 없는 경우, VNF i와 최대한 가깝게 배치되어야 한다. On the other hand, when there is no VNF instance in the VNF, the
요컨대, 제어 장치(120)는 SFC이 가용성이 최대가 되도록 VNF 내의 VNF 인스턴스를 선택 내지 배치할 수 있으며, 이 때 가용성 비용 비율 값을 이용할 수 있다. 이는 상기에서 설명한 동작을 통해 수행할 수 있으며, 도 3에 도시된 알고리즘과 같이 표현될 수 있다. In other words, the
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 효율적으로 SFC가 구성되었다 하더라도, SFC의 가용성이 네트워크 패킷 처리 시스템(100)에서 요구하는 임계 가용성 값 이하인 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 제어 장치(120)는 추가적인 VNF 인스턴스를 VNF에 배치함으로써 SFC의 가용성을 높일 수 있다. On the other hand, even if the SFC is efficiently configured as described above, the case where the availability of the SFC is less than the threshold availability value required by the network packet processing system 100 may occur. In this case, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어 장치(120)는 임계 가용성 값 이하인 SFC에 대해, SFC를 구성하는 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가할 수 있다. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, the
일례로, 도 4를 참조하면, SFC 1의 가용성이 임계 가용성 값 이하이고, SFC 1를 구성하는 VNF들 중 VFN 1의 가용성 중요도가 최대값을 갖는 경우 제어 장치(120)는 VFN 1 내에 새로운 VNF 인스턴스를 추가할 수 있다. As an example, referring to FIG. 4, when the availability of
이 때, VNF의 가용성 중요도는 VNF를 구성요소로 가지는 SFC의 개수, VNF의 가용성 및 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용을 이용하여 산출될 수 있다. 즉, VNF i의 가용성 중요도는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
In this case, the availability importance of the VNF may be calculated using the number of SFCs having VNF as a component, the availability of the VNF, and the resource cost required to add the VNF instance to the VNF. That is, the availability importance of VNF i may be expressed as
여기서, 는 VNF i의 가용성 중요도, 는 VNF i 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용, 는 VNF i가 포함된 SFC, 는 네트워크 패킷 처리 시스템에 구성된 SFC의 집합, 는 VNF i의 가용성, 는 VNF i가 포함된 SFC의 가용성을 각각 의미한다. here, Is the availability importance of VNF i , Is the resource cost of adding a VNF instance within VNF i , Is an SFC with VNF i , Is a set of SFC configured in the network packet processing system, Is the availability of VNF i , Means the availability of each SFC containing VNF i .
이하, 도 5를 참조하여 종래 기술과 본 발명의 구성을 비교하여 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to Figure 5 will be described by comparing the configuration of the prior art and the present invention.
도 5를 참조하면, 2개의 SFC가 구성되어 있고, 2개의 SFC의 임계 가용성이 0.92인 것으로 가정하면, 2개의 SFC의 현재의 가용성은 아래의 수학식 3과 같이 산출된다.
Referring to FIG. 5, assuming that two SFCs are configured and the critical availability of the two SFCs is 0.92, the current availability of the two SFCs is calculated as in
종래 기술의 경우를 먼저 설명하면 다음과 같다. First, the case of the prior art will be described.
SFC 1의 경우, 가장 낮은 가용성을 가지는 VNF 2를 선택하여 VNF 인스턴스를 추가한다. 이 때, VNF 인스턴스가 추가된 VNF 2(즉, VNF 2')의 가용성 및 VNF 2'를 통해 업데이트된 SFC 1의 가용성은 아래의 수학식 4과 같다.
For
또한, SFC 2의 경우, 가장 낮은 가용성을 가지는 VNF 4를 선택하여 VNF 인스턴스를 추가한다. 이 때, VNF 인스턴스가 추가된 VNF 4(즉, VNF 4')의 가용성 및 VNF 4'를 통해 업데이트된 SFC 2의 가용성은 각각 0.9964 및 0.9277이다. In addition, for
한편, 본 발명의 경우를 먼저 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, the case of the present invention will be described first.
SFC 1의 경우, 상기에서 설명한 바와 같이 4개의 VNF의 가용성 중요도를 측정한다. 설명의 편의를 위해 VNF 1 및 VNF 2 중 하나의 VNF를 선택하는 것으로 가정할 때, VNF 1의 가용성 중요도 및 VNF 2의 가용성 중요도는 아래의 수학식 5와 같이 표현된다.
In the case of
따라서, SFC 1의 경우, VNF 1의 가용성 중요도가 최대이므로, VNF 1에 VNF 인스턴스를 추가한다. 이 경우, VNF 인스턴스가 추가된 VNF 1(즉, VNF 1')의 가용성 및 VNF 1'를 통해 업데이트된 SFC 1의 가용성은 각각 0.9975 및 0.9273이다. Therefore, for
그리고, VNF 1는 SFC 1와 SFC 2가 공유하며, SFC 2는 가용성이 업데이트된 VNF 1(즉, VNF 1')로 인하여 0.9273의 가용성을 가지므로(임계 가용성: 0.92), VNF 인스턴스를 추가하지 않는다.
정리하면, 본 발명은 VNF를 구성요소로 가지는 SFC의 개수, VNF의 가용성 및 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용을 모두 고려하여 VNF 인스턴트를 추가한다. 따라서, 최소의 자원으로도 모든 SFC들에 대한 가용성을 높일 수 있는 장점이 있다. 한편, 상기에서 설명한 동작은 도 6에 도시된 알고리즘과 같이 표현될 수 있다. In summary, the present invention adds the VNF instant in consideration of the number of SFCs having VNF as a component, the availability of the VNF, and the resource cost required to add the VNF instance to the VNF. Therefore, there is an advantage that the availability for all SFCs can be increased even with a minimum of resources. On the other hand, the above-described operation may be represented as shown in the algorithm shown in FIG.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 패킷 처리 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 상기 네트워크 패킷 처리 방법은 프로세서를 포함한 장치, 즉 제어 장치(120)에서 수행될 수 있다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정 설명한다. 7 is a flowchart illustrating a network packet processing method according to an embodiment of the present invention. The network packet processing method may be performed in an apparatus including a processor, that is, the
단계(710)에서는 복수의 VNF 중 M개의 VNF를 순차적으로 선택한다. In
그리고, 단계(720)에서, 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC를 구성한다. In
이 때, 단계(720)에서는 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택할 수 있다. At this time,
또한, 상기 구성된 SFC이 기 설정된 임계 가용성 값 이하인 경우, 단계(720)에서는 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가할 수 있다. In addition, when the configured SFC is less than or equal to a predetermined threshold availability value, in
지금까지 본 발명에 따른 네트워크 패킷 처리 방법의 제어 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1 내지 도 6에서 설명한 네트워크 패킷 처리 시스템(100)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.The embodiments of the method for controlling the network packet processing method according to the present invention have been described so far, and the configuration of the network packet processing system 100 described with reference to FIGS. 1 to 6 may be applied to the present embodiment as it is. Therefore, more detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help the overall understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, Various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
Claims (8)
상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하고, 상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC(Service Function Chaining)를 구성하는 제어 장치;를 포함하되,
상기 제어 장치는, VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 상기 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택하며,
상기 가용성 비용 비율 값은 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스의 가용성과 비례하고, 상기 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스 사이의 홉 수 거리와 반비례하며,
상기 제어 장치는, 상기 구성된 SFC이 기 설정된 임계 가용성 값 이하인 경우, 상기 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 상기 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 시스템.At least one server, wherein a plurality of virtual network functions (VNFs) are formed in the at least one server, each of the plurality of VNFs including at least one VNF instance; And
A control device configured to sequentially select M (integer 2 or more) VNFs among the plurality of VNFs, and select one VNF instance from each of the selected M VNFs to configure SFC (Service Function Chaining);
The control device calculates an availability cost ratio value respectively associated with at least one VNF instance in VNF i + 1 for the VNF instance selected from VNF i (i is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to M), Select a VNF instance within the VNF i + 1 corresponding to a maximum value of
The availability cost ratio value is proportional to the availability of a VNF instance in the VNF i + 1, inversely proportional to the hop number distance between the selected VNF instance in the VNF i and the VNF instance in the VNF i + 1,
The control device, when the configured SFC is less than or equal to a predetermined threshold availability value, measures the availability importance of each of the M VNFs, and adds a VNF instance to the VNF having the maximum availability importance among the measured availability importance levels. Network packet processing system.
상기 VNF의 가용성 중요도는 상기 VNF를 구성요소로 가지는 SFC의 개수, 상기 VNF의 가용성 및 상기 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 시스템. The method of claim 1,
The availability importance of the VNF is calculated using the number of SFCs having the VNF as a component, the availability of the VNF, and the resource cost required to add a VNF instance to the VNF.
상기 VNF i의 가용성 중요도는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 시스템.
여기서, 는 상기 VNF i의 가용성 중요도, 는 상기 VNF i 내에 VNF 인스턴스를 추가하기 위해 소요되는 자원 비용, 는 상기 VNF i가 포함된 SFC, 는 상기 네트워크 패킷 처리 시스템에 구성된 SFC의 집합, 는 상기 VNF i의 가용성, 는 상기 VNF i가 포함된 SFC의 가용성을 각각 의미함. The method of claim 4, wherein
The availability importance level of the VNF i is expressed by the following equation.
here, Is the availability importance of the VNF i , Resource cost for adding a VNF instance within the VNF i , Is an SFC including the VNF i , Is a set of SFCs configured in the network packet processing system, Is the availability of the VNF i , Is the availability of each SFC containing the VNF i .
상기 복수의 VNF 중 M(2 이상의 정수)개의 VNF를 순차적으로 선택하는 단계; 및
상기 선택된 M개의 VNF 각각에서 하나의 VNF 인스턴스를 선택하여 SFC를 구성하는 단계;를 포함하되,
상기 구성하는 단계는, VNF i(i는 1 이상 M 이하의 정수)에서 선택된 VNF 인스턴스에 대해 VNF i+1 내의 적어도 하나의 VNF 인스턴스와 각각 관련되는 가용성 비용 비율 값을 산출하고, 상기 가용성 비용 비율 값 중 최대값과 대응되는 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스를 선택하며,
상기 가용성 비용 비율 값은 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스의 가용성과 비례하고, 상기 VNF i에서 선택된 VNF 인스턴스와 상기 VNF i+1 내의 VNF 인스턴스 사이의 홉 수 거리와 반비례하며,
상기 구성하는 단계는, 상기 구성된 SFC이 기 설정된 임계 가용성 값 이하인 경우, 상기 M개의 VNF 각각의 가용성 중요도를 측정하고, 상기 측정된 가용성 중요도 중 최대의 가용성 중요도를 가지는 VNF 내에 VNF 인스턴스를 추가하는 것을 특징으로 하는 네트워크 패킷 처리 방법.In the network packet processing method performed in a network packet processing system having a plurality of VNFs,
Sequentially selecting M (an integer of 2 or more) VNFs among the plurality of VNFs; And
And selecting one VNF instance from each of the selected M VNFs to configure an SFC.
The configuring may include calculating an availability cost ratio value associated with at least one VNF instance in VNF i + 1 for the selected VNF instance in VNF i (i is an integer greater than or equal to 1 and less than M), Select a VNF instance within the VNF i + 1 that corresponds to a maximum value among the values,
The availability cost ratio value is proportional to the availability of a VNF instance in the VNF i + 1, inversely proportional to the hop number distance between the selected VNF instance in the VNF i and the VNF instance in the VNF i + 1,
The configuring may include measuring availability importance of each of the M VNFs when the configured SFC is less than or equal to a predetermined threshold availability value, and adding a VNF instance to a VNF having a maximum availability importance among the measured availability importance levels. A network packet processing method characterized by the above-mentioned.
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