KR102062576B1

KR102062576B1 - Vm 기반의 vnf 및 컨테이너 기반의 vnf를 모두 모니터링하기 위한 vnf 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR102062576B1
Application number: KR1020180120740A
Authority: KR
Inventors: 유명식; 응웬쫑당찐; 최진석
Original assignee: 숭실대학교산학협력단
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-01-06

Abstract

VM(Virtual Machine) 기반의 VNF(Virtual Network Function) 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하기 위한 VNF 모니터링 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따르면, VNF 모니터링 시스템은 템플릿 제공부에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출하는 서비스 모니터 드라이버 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 VNF를 모니터링하는 프로메테우스 플러그인을 포함하는 VNFM(VNF Manager), 엑스포터(exporter)를 포함하는 VDU(Virtual Deployment Unit)가 설치된 NFVI(Network Function Virtualization Infrastructure), 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 상기 엑스포터를 통해 VNF에 관한 모니터링 데이터를 획득하고, 상기 획득된 VNF에 관한 모니터링 데이터를 인터페이스 제공부에 제공하는 프로메테우스 서버(Prometheus server)를 포함한다.

Description

VM 기반의 VNF 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하기 위한 VNF 모니터링 시스템{VNF MONITORING SYSTEM FOR MONITORING BOTH VIRTUAL NETWORK FUNCTION BASED ON VIRTUAL MACHINE AND VIRTUAL NETWORK FUNCTION BASED ON CONTAINER}

아래 실시예들은 VNF를 모두 모니터링하기 위한 VNF 모니터링 시스템에 관한 것이다.

NFV(Network Functional Virtualization)는 오늘날의 진화하는 통신 환경에서 성공적으로 경쟁하기 위해 필요한 인프라 유연성과 민첩성을 제공할 수 있는 새로운 네트워크 아키텍처 프레임워크이다. 예를 들어, IoT (Internet-of-Things)에 의한 네트워크 사용 증가에 대처하고 새로운 네트워크 서비스 및 성능 보장에 대한 요구를 충족시키기 위해, NFV는 비용을 줄이고 서비스 배포를 가속화할 수 있다. 네트워크 사업자 또는 통신 서비스 제공 업체 CSP(Communication Service Provider)는 가상화 및 클라우드 기술을 사용하여 하드웨어에서 네트워크 기능을 분리하고 방화벽, 라우터, NAT(Network Address Translation), DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol), DNS(Domain Name System) 등과 같은 네트워크 서비스를 VNF(Virtual Network Function)라고하는 소프트웨어로 추상화함으로써 전통적인 네트워킹을 변형할 수 있다. 결과적으로 NFV는 인프라의 유연성을 크게 높이고 자원 관리 프로세스를 단순화하며 자본 및 운영 비용을 절감할 수 있는 기회를 제공한다.

일 실시예에 따르면, VM(Virtual Machine) 기반의 VNF(Virtual Network Function) 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하기 위한 VNF 모니터링 시스템은 템플릿 제공부에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출하는 서비스 모니터 드라이버 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 VNF를 모니터링하는 프로메테우스 플러그인을 포함하는 VNFM(VNF Manager); 엑스포터(exporter)를 포함하는 VDU(Virtual Deployment Unit)가 설치된 NFVI(Network Function Virtualization Infrastructure); 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 상기 엑스포터를 통해 VNF에 관한 모니터링 데이터를 획득하고, 상기 획득된 VNF에 관한 모니터링 데이터를 인터페이스 제공부에 제공하는 프로메테우스 서버(Prometheus server)를 포함한다.

상기 엑스포터는 상기 모니터링 정책에 따른 트리거 조건에 기초하여 상기 VNF에 관한 모니터링 데이터를 상기 프로메테우스 서버로 전송할 수 있다.

상기 프로메테우스 서버는 상기 프로메테우스 플러그인의 VDU 등록 요청에 응답하여 상기 엑스포터로부터 상기 VDU의 IP 주소 및 상기 VDU의 이름을 포함하는 등록 정보를 획득하고, 상기 획득된 등록 정보에 기초하여 상기 VDU를 모니터링 호스트로 등록할 수 있다.

상기 엑스포터는 상기 VNFM을 구동하는 태커(Tacker)의 VNF 디스크립터 내의 사용자 데이터를 통해 정의될 수 있다.

상기 모니터링 데이터는 상기 VDU를 구동하기 위한 CPU, 메모리, 디스크 및 네트워크 각각의 사용량을 포함할 수 있다.

상기 인터페이스 제공부는 그라파나 웹 UI(Grafana web User Interface)를 포함할 수 있다.

상기 엑스포터는 상기 프로메테우스 서버의 모니터링 요청에 응답하여 상기 엑스포터에게 할당된 항목에 관해 모니터링 스크립트를 실행하고, 트리거 조건에 만족되었는지에 기초하여 상기 모니터링 스크립트를 상기 프로메테우스 서버로 전송할 수 있다.

상기 VNFM은 재생성(respawn) 및 스케일링(scaling) 작업에 응답하여, 상기 엑스포터에 추가 VDU의 IP 정보를 요청하여 상기 프로메테우스 서버에 상기 추가 VDU를 새로운 모니터링 호스트로 등록하고, 상기 VDU의 삭제 작업에 응답하여, 상기 엑스포터에 상기 VDU의 IP 정보를 요청하여 상기 프로메테우스 서버에서 상기 VDU를 삭제할 수 있다.

일 실시예에 따르면, VM(Virtual Machine) 기반의 VNF(Virtual Network Function) 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하는 NFV 서버(Network Function Virtualization server)는 템플릿 제공부에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출하는 서비스 모니터 드라이버 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 VNF를 모니터링하는 프로메테우스 플러그인을 포함하는 VNFM(VNF Manager); 및 엑스포터(exporter)를 포함하는 VDU(Virtual Deployment Unit)가 설치된 NFVI(NFV Infrastructure)를 포함하고, 상기 모니터링 정책에 기초하여 상기 엑스포터를 통해 VNF에 관한 모니터링 데이터가 획득되고, 상기 획득된 VNF에 관한 모니터링 데이터는 프로메테우스 서버(Prometheus server)에 의해 인터페이스 제공부에 제공될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 VNF 모니터링 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 VNF 모니터링 시스템의 구성들을 나타낸 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 NFV 아키텍처를 나타낸 도면.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일 실시예에 따른 VNF 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, VNF 모니터링 시스템(100)은 프로메테우스 서버(Prometheus server, 110) 및 NFV 서버(Network Function Virtualization server, 120)를 포함한다. NFV 서버(120)는 VNFM(Virtual Network Function Manager, 121) 및 NFVI(Network Function Virtualization Infrastructure 122)를 포함한다.

오픈스택(OpenStack)의 NFV MANO(NFV Management and Orchestration) 시스템은 쿠버네티스(Kubernetes)를 새로운 유형의 VIM(Virtual Infrastructure Management)으로 채택할 수 있도록 개발되었다. 이에 따라 오픈스택 운영자는 VM(Virtual Machine) 기반의 전통적인 VNF와 함께 컨테이너 기반의 c-VNF(container-VNF)를 구현할 수 있다. 이러한 통합은 현재의 모니터링 드라이버가 수행할 수 없는 시스템 복잡성을 증가시킨다.

따라서, VNF가 제공하는 네트워크 서비스의 가용성과 안전성을 보장하려면, 태커(Tacker) 기반의 VNFM(121)에 보다 정교한 모니터링 플러그인을 제공해야 한다. 프로메테우스 서버(110)는 컨테이너 및 그 밖의 다양한 종류의 대상을 모니터링할 수 있는 확장성이 뛰어난 모니터링 시스템으로, 태커의 VNFM과 통합될 시 강력한 모니터링 기능을 제공할 수 있다.

태커(Tacker)는 오픈스택(OpenStack)과 같은 NFV 인프라 플랫폼에 네트워크 서비스 및 VNF를 구축/운영하기 위한 VNFM과 NFVO를 제공하는 공식 오픈스택 프로젝트이다. 태커는 ETSI MANO 아키텍처 프레임워크를 기반으로 하며, VNF를 사용하여 네트워크 서비스를 종합적으로 조율할 수 있는 기능적 스택을 제공한다.

프로메테우스(Prometheus)는 확장 가능한 오픈 소스 모니터링 시스템이며, 모든 데이터를 시계열 데이터베이스에 저장한다. 프로메테우스는 다차원 데이터 모델과 강력한 쿼리 언어를 제공하여, 시스템 관리자가 메트릭의 정의를 쉽고 미세하게 조정할 수 있게 하며, 보다 정확한 리포트를 생성할 수 있게 한다.

컨테이너 어드바이저(container-Advisor, c-Advisor)는 컨테이너 사용자에게 실행중인 컨테이너의 자원 사용 및 성능 특성을 이해하도록 한다. 컨테이너 어드바이저는 실행 중인 컨테이너에 대한 정보를 수집, 집계, 처리 및 내보내는 실행 데몬(daemon)이며, 특히 각 컨테이너에 대해 리소스 분리 매개 변수, 기간 별 리소스 사용, 전체 과거 리소스 사용 히스토그램 및 네트워크 통계를 유지한다. 이 데이터는 컨테이너 및 시스템 전체로 내보내질 수 있다. 그리고 가장 중요한 것은 c-Advisor가 도커 컨테이너(docker container)와 박스 밖의 다른 컨테이너 타입을 기본적으로 지원한다는 점이다.

현재 태커 모니터링 드라이버는 씨로미터(Ceilometers)와 같이 제한된 수의 시스템 속성만 처리할 수 있으며, 하드웨어 인프라 리소스 관련 매개 변수(예: CPU, 메모리 사용량)만 지원한다. 핑(ping) 및 HTTP-핑(HTTP-ping) 드라이버와 같은 다른 드라이버는 VNF 복구 가능성에 대한 기본적인 검사를 지원한다. 따라서 VM 또는 컨테이너 형태의 VNF가 제공하는 네트워크 서비스의 가용성과 안정성을 보장하기 위해 태커 VNFM에 보다 정교한 모니터링 툴이 필요하다.

도 2는 일 실시예에 따른 VNF 모니터링 시스템의 구성들을 나타낸 도면이다.

프로메테우스 서버(Prometheus server, 210)는 실시예에 따른 모니터링 서버를 나타낸다. 인터페이스 제공부(240)는 프로메테우스 서버(210)의 프론트 엔드 웹 인터페이스로서, 그래프, 모니터링 정보 및 경로를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스 제공부(240)는 그라파나 웹 UI(Grafana web UI)로 구현될 수 있다. 알람 관리부(250)는 알람을 관리하며, 프로메테우스와 함께 경고 기능을 제공할 수 있다.

태커(Tacker, 220)는 오픈스택(OpenStack) NFV MANO(NFV Management and Orchestration) 역할을 수행한다. VNFM(221, VNF Manager)은 VNF 인스턴스 및 드라이버를 관리하는 태커 서버의 구성요소이다. 서비스 모니터 드라이버(223)는 VNFM의 모니터링 기능을 제공한다. 템플릿 제공부(260)는 프로메테우스 플러그인(222)에 관한 모니터링 규칙을 관리하는 템플릿이다. 서비스 모니터 드라이버(223)는 템플릿 제공부(260)에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 규칙 관리부는 토스카 템플릿(tosca template)인 'tosca_prom_template.yaml'로 구현될 수 있다. 프로메테우스 플러그인(Prometheus plugin, 222)은 태커의 VNFM에 연결되어 프로메테우스 서버와 통신하며, 모니터링 드라이버(223)와 함께 작동하여 VNF를 모니터링한다.

NFVI(NFV Infrastructure, 230)는 인프라스트럭쳐(infrastructure)를 지원하여 VM 기반 VNF 및 컨테이너 기반 VNF를 배포 가능하게 한다. VNF는 VM 기반의 VNF를 나타내고, c-VNF는 컨테이너 기반의 VNF를 나타낸다. VDU(Virtual Deployment Unit, 232, 235)는 가상 배포 단위로서, 네트워크 기능을 호스트하는 VM 또는 컨테이너에 해당한다. 엑스포터(Exporters, 233, 236)는 모니터링 데이터(234, 237)에 해당하는 VDU 정보 혹은 메트릭(metrics)을 검출하고, 이를 프로메테우스 서버(210)로 전달하는 역할을 하는 계측된 작업(instrumented jobs) 또는 프로메테우스 클라이언트(Prometheus client)이다.

VNFM(221)에 프로메테우스를 연동시키기 위해서는, 기본적으로 VNFM(221)에 템플릿 제공부(260)의 템플릿 정책(Template Policy), 서비스 모니터링 드라이버(223) 및 프로메테우스 플러그인(222)이 필요하다.

프로메테우스 플러그인(222)은 VNFM(221)의 기능을 사용하여 VNF를 제어할 수 있다. 예를 들어, VNFM(221)의 기능은 악성 VNF(bad VNF)를 삭제하거나 새로운 VNF를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 프로메테우스를 이용하여 VNF를 모니터링하기 위해서는 VNF의 초기 페이즈(initial phase)에 에이전트가 설치될 필요가 있다. 에이전트는 VNF에 관한 정보를 프로메테우스에 전송할 수 있다. 이러한 에이전트는 엑스포터(exporter)로 지칭될 수 있다.

VNFM(221)을 위한 토스카 템플릿 정책들의 새로운 세트가 생성될 필요가 있다. 프로메테우스를 이용한 모니터링 정책과 함께 새로운 VNF를 배포하고자 한다면, 사용자는 템플릿에 이러한 정책들을 추가해야 한다.

VNFM(221)은 API(Application Programming Interface)를 요청하기 위해, 프로메테우스 서버(210), 서비스 모니터링 드라이버(223) 및 프로메테우스 플러그인(222)을 요구한다. VNFM(221)은 이들을 통해 VDU(232, 235)를 모니터링할 수 있다.

서비스 모니터링 드라이버(223)는 토스카 템플릿(Tosca-Template)에서 서비스 모니터링 정책을 추출하여 사전(dictionary)으로 만들고, 프로메테우스 플러그인(222)으로 전달한다. 엑스포터(233, 236)를 통해 VDU에 관한 모니터링 데이터(234, 237)가 획득되면, 프로메테우스 서버(210)는 모니터링하기 위한 템플릿, 아이템, 경고, 그래프 등을 생성하도록 모니터링 데이터(234, 237)를 프론트 앤드 인터페이스인 인터페이스 제공부(240)로 전달할 수 있다. 또한, 모니터링되는 애플리케이션, CPU 로드 및 상태에 대한 트리거 알림 조건 값 등을 사용자가 정의할 수 있도록, 템플릿 제공부(260)의 토스카-템플릿(Tosca-Template)에 서비스 모니터링 정책이 정의될 수 있다.

프로메테우스 플러그인(222)은 서비스 모니터링 정책 기반의 사전을 통해 VNF 모니터링과 관련된 동작을 수행할 수 있다. 프로메테우스 플러그인(2220)은 먼저 프로메테우스 서버가 토큰(token)을 받을 수 있도록 프로메테우스 서버(210)에 토큰 요청 API를 보낼 수 있다.

모니터링 정책에 따라 VDU가 생성되면, 프로메테우스 플러그인(222)은 IP 주소와 함께 호스트 생성 API를 요청하여 생성된 VDU(232, 235)를 프로메테우스 서버(210)에 모니터링 호스트로 등록할 수 있다. 엑스포터(233)가 VDU에 설치되면, 엑스포터(233, 236)는 VUD(232, 235)의 IP 주소 및 이름 등과 함께 프로메테우스 서버(210)에 등록될 수 있다. VUD(232, 235)의 IP 주소 및 이름 등은 등록 정보로 지칭될 수 있다.

등록 및 모니터링을 위해 VDU(232, 235)의 IP 주소 및 이름 등은 해당 VDU(232, 235)의 엑스포터를 통해 프로메테우스 서버(210)로 전송될 수 있다. 사용자는 태커의 VNF 디스크립터(VNF descriptor) 내의 사용자 데이터를 통해 엑스포터(233, 236)를 정의할 수 있고, 임계 값, 모니터링할 메트릭(metrics) 등 프로메테우스에 대한 정책 및 리소스를 정의할 수 있다.

프로메테우스 플러그인(222)은 트리거 값, 애플리케이션 정보와 함께 생성 API를 요청하여 각 VDU(232, 235)에 대한 모니터링을 수행할 수 있다. 이러한 모든 프로세스는 토큰을 요구할 수 있다.

프로메테우스 서버(210)는 각 단일 VDU(232, 235)에 설치된 엑스포터(233, 236)를 이용하여 VNF에서 모니터링 데이터(234, 237)를 수집할 수 있다.

예를 들어, 모니터링 데이터(234, 237)는 VDU(232, 235)를 구동하기 위한 CPU, RAM, 디스크, 네트워크 사용량, 어플리케이션, OS(Operating System), 컨테이너(container), 사용자 정의 정보(user define information), 메트릭(metrics)를 포함할 수 있다. 사용자는 프로메테우스의 프론트 앤드 인터페이스인 그라파나(Grafana)를 통해 그래프와 같은 정보를 관찰하고 모니터링에 필요한 모든 정보를 얻을 수 있다.

프로메테우스 서버(210)는 엑스포터(233, 236)에게 수집된 데이터를 요청할 수 있고, 엑스포터(233, 236)는 자신에게 할당된 항목에 대한 모니터링 스크립트를 실행할 수 있다. 엑스포터(233, 236)는 트리거가 발생했는지에 기초하여 수집된 모니터링 데이터(234, 237)를 프로메테우스 서버(210)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 트리거는 수집된 데이터의 평균 값 등에 따라 생성될 수 있다.

VNFM(221)은 VDU(232, 235) 상태를 수집할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 정책에 따라 VDU(232, 235)가 재생성(respwan) 작업에 응답하거나, 스케일링(scaling) 작업을 위해 추가 VDU(232, 235)를 생성해야 할 경우, VNFM(221)은 엑스포터(233, 236)에 추가 VDU(232, 235)의 IP 정보를 요청하여 프로메테우스 서버(210)에 추가 VDU(232, 235)를 새로운 모니터링 호스트로 등록할 수 있다. 또한, 불량 NFV(bad NFV)가 존재하는 등 VDU(232, 235)를 삭제해야 하는 경우, VNFM(221)은 엑스포터(233, 236)에 VDU(232, 235)의 IP 정보를 요청하여 프로메테우스 서버(210)에서 VDU(232, 235)를 삭제할 수 있다.

실시예에 따르면, 효율적으로 VM 기반 VNF 및 컨테이너 기반 VNF를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, NFVO, 태커의 장애 관리 기능을 강화하는 애플리케이션 레벨 또한 모니터링할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 NFV 아키텍처를 나타낸 도면이다.

NFV(Network Functional Virtualization) 아키텍처는 1) 네트워크 기능의 소프트웨어 구현 버전인 VNF(Virtual Network Function), 2) VNF가 배치되는 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 포함하는 NFVI(NFV Infrastructure), 3) NFVO(NFV Orchestrator), VNFM(VNF Manager) 및 VIM(Virtualized Infrastructure Manager)를 포함하고, NFVI 리소스와 VNF의 라이프사이클을 조직 및 관리하는 MANO(NFV Management and Orchestration)를 포함한다.

NFV 아키텍처는 크게 기능 블록과 레퍼런스 포인트로 구분 가능할 수 있다. 먼저 기능 블록은 VNF, EM, NFVI, VIM, NFVO, VNFM, Service, VNF and Infrastructure Description 및 OSS/BSS를 포함하고, 레퍼런스 포인트는 VI-ha, Vn-Nf, Or-Vnfm, Vi-Vnfm, Or-Vi, Nf-Vi, Os-Ma 및 Ve-Vnfm를 포함한다.

EM(Element Management)은 VNF 관련 설정 및 모니터링 기능을 하고 그에 대한 로그를 가지고 있는 엔티티이다. EM을 통해서 VNF의 결함 감지, 보안, 성능 측정, 설정 등이 수행된다. OSS/BSS는 네트워크 사업자의 서비스 운영 및 사업 지원 시스템을 의미한다.

NFVI는 VNF를 배치하는 시점부터 VNF에 대한 관리와 실행을 위한 모든 물리적 논리적 요소를 말한다. 즉 물리적인 요소들을 가지고 가상화 단계를 거쳐 자원을 제공하는 개체를 말하는 것이다. VNF 관점에서는 결국 가상화된 자원을 사용하기 때문에 물리적인 요소와 논리적인 요소를 나눌 필요는 없다.

NFVI를 구성하는 요소는 크게 두가지이다. 첫 번째는 하드웨어 자원이다. 즉 가상화 계층을 통해서 VNF 가 사용하게 될 실제 물리적 자원을 말한다. 두 번째는 가상화 계층이다. 가상화 계층을 통해 물리 자원을 추상화시켜서 제약없이 자원을 유동적으로 사용할 수 있게 하는 역할을 담당한다.

VIM 은 VNF 가 사용하는 물리적 자원인 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 등을 관리하고 제어하는 부분을 의미한다. 물리적 자원을 바탕으로 가상화된 자원들을 배치하고 관리하는 역할을 하며, VIM을 통해 NFVI의 가시화를 통한 관리 기능 및 NFVI로부터의 결함 정보 및 자원 상태 수집을 통한NFVI 오류 감시 및 관리 기능도 수행된다.

VNFM은 VNF의 라이프사이클 관리 및 VNF 간 상호 운용을 위한 관리 및 제어 기능을 수행한다. NFVO는 자원과 서비스에 대한 오케스트레이션 기능을 가진다. NFVO는 자원 측면에서는 VNF 관련 자원 사용 정보 수집 등을 관리하며, 서비스 측면에서는 라이프사이클 및 자동화를 관리하는 역할을 한다.

NFV 레퍼런스 포인트는 앞서 이야기한 구성 요소들 간의 인터페이스를 의미하며 8개의 인터페이스로 구성되어 있다. Vi-Ha는 가상화 계층과 하드웨어 자원 간의 사용되는 인터페이스로 VNF를 위한 자원을 제공하는 역할을 하며, 하드웨어에 대한 상태 정보를 수집하는 역할을 한다. Vn-Nf는 VNF와 NFVI 사이에서 사용되는 인터페이스로 NFVI 가 VNF에게 자원을 제공하기 위한 용도로 사용된다. Or-Vnfm은 NFVO와 VNF 매니저 간의 사용되는 인터페이스로 VNFM이 NFVO에게 자원에 관련된 요청(사용자 인증, 유효성, 예약, 할당)을 할 때 혹은 NFVO가 VNFM에게 설정 정보를 보낼 때 사용된다. 또한 네트워크 서비스 라이프사이클 관리를 위해서 VNF 정보를 수집할 때도 사용된다.

Vi-Vnfm은 VIM과 VNFM간에 사용되는 인터페이스로서, VNFM이 VIM 에게 자원 할당을 요청하거나 가상화된 하드웨어 자원 설정 및 상태 정보 교환 시 사용된다. OR-Vi는 NFVO가 VIM에게 자원 예약을 하거나 자원에 대한 할당을 요청할 때 사용되는 인터페이스이다. 이 인터페이스 역시 가상화된 하드웨어 자원 설정 및 상태 정보를 교환할 때 사용된다. Nf-Vi는 VIM과 NFVI 사이에 연결에 정의된 인터페이스로서 자원 할당 요청에 응답하거나 자원상태 정보를 전달하거나 하드웨어 자원을 설정하는 경우 사용되는 인터페이스이다.

Ve-Vnfm은 VNF/EM과 VNFM 사이에 정의된 인터페이스로서 VNF 라이프사이클 관리에 관련된 요청이 필요하거나, 설정 및 이벤트 관련 정보를 전달하거나, 네트워크 서비스 라이프사이클 관리를 위한 상태 정보를 교환하는 경우에 사용된다. Os-Ma는 OSS/BSS 와 NFVO 사이에 정의된 인터페이스로서 네트워크 서비스 라이프사이클 관리에 관련된 요청이나 VNF 라이프사이클 관리에 관련된 요청, NFV에 관련된 상태 정보 전달, 관리 정책 전달, 데이터 분석 교환, NFV에 관련된 과금 및 사용량 기록 전달, NFVI 기능 및 재고 관련 정보 교환 등에 사용된다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

VM(Virtual Machine) 기반의 VNF(Virtual Network Function) 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하기 위한 VNF 모니터링 시스템에 있어서,
템플릿 제공부에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출하는 서비스 모니터 드라이버 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 VNF를 모니터링하는 프로메테우스 플러그인을 포함하는 VNFM(VNF Manager);
엑스포터(exporter)를 포함하는 VDU(Virtual Deployment Unit)가 설치된 NFVI(Network Function Virtualization Infrastructure); 및
상기 모니터링 정책에 기초하여 상기 엑스포터를 통해 VNF에 관한 모니터링 데이터를 획득하고, 상기 획득된 VNF에 관한 모니터링 데이터를 인터페이스 제공부에 제공하는 프로메테우스 서버(Prometheus server)
를 포함하는 VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 엑스포터는
상기 모니터링 정책에 따른 트리거 조건에 기초하여 상기 VNF에 관한 모니터링 데이터를 상기 프로메테우스 서버로 전송하는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 프로메테우스 서버는
상기 프로메테우스 플러그인의 VDU 등록 요청에 응답하여 상기 엑스포터로부터 상기 VDU의 IP 주소 및 상기 VDU의 이름을 포함하는 등록 정보를 획득하고, 상기 획득된 등록 정보에 기초하여 상기 VDU를 모니터링 호스트로 등록하는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 엑스포터는 상기 VNFM을 구동하는 태커(Tacker)의 VNF 디스크립터 내의 사용자 데이터를 통해 정의되는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모니터링 데이터는 상기 VDU를 구동하기 위한 CPU, 메모리, 디스크 및 네트워크 각각의 사용량을 포함하는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인터페이스 제공부는 그라파나 웹 UI(Grafana web User Interface)를 포함하는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 엑스포터는
상기 프로메테우스 서버의 모니터링 요청에 응답하여 상기 엑스포터에게 할당된 항목에 관해 모니터링 스크립트를 실행하고, 트리거 조건에 만족되었는지에 기초하여 상기 모니터링 스크립트를 상기 프로메테우스 서버로 전송하는,
VNF 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 VNFM은
재생성(respawn) 및 스케일링(scaling) 작업에 응답하여, 상기 엑스포터에 추가 VDU의 IP 정보를 요청하여 상기 프로메테우스 서버에 상기 추가 VDU를 새로운 모니터링 호스트로 등록하고,
상기 VDU의 삭제 작업에 응답하여, 상기 엑스포터에 상기 VDU의 IP 정보를 요청하여 상기 프로메테우스 서버에서 상기 VDU를 삭제하는,
VNF 모니터링 시스템.
VM(Virtual Machine) 기반의 VNF(Virtual Network Function) 및 컨테이너 기반의 VNF를 모두 모니터링하는 NFV 서버(Network Function Virtualization server)에 있어서,
템플릿 제공부에 의해 제공된 템플릿에서 모니터링 정책을 추출하는 서비스 모니터 드라이버 및 상기 모니터링 정책에 기초하여 VNF를 모니터링하는 프로메테우스 플러그인을 포함하는 VNFM(VNF Manager); 및
엑스포터(exporter)를 포함하는 VDU(Virtual Deployment Unit)가 설치된 NFVI(NFV Infrastructure)
를 포함하고,
상기 모니터링 정책에 기초하여 상기 엑스포터를 통해 VNF에 관한 모니터링 데이터가 획득되고, 상기 획득된 VNF에 관한 모니터링 데이터는 프로메테우스 서버(Prometheus server)에 의해 인터페이스 제공부에 제공되는,
를 포함하는 NFV 서버.
제9항에 있어서,
상기 엑스포터는
상기 프로메테우스 서버의 모니터링 요청에 응답하여 상기 엑스포터에게 할당된 항목에 관해 모니터링 스크립트를 실행하고, 트리거 조건에 만족되었는지에 기초하여 상기 모니터링 스크립트를 상기 프로메테우스 서버로 전송하는,
NFV 서버.