KR20180060144A - 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃을 위한 방법, 이를 위한 가상화 네트워크 기능 관리자, 및 이를 이용한 네트워크 기능 가상화 시스템 - Google Patents

가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃을 위한 방법, 이를 위한 가상화 네트워크 기능 관리자, 및 이를 이용한 네트워크 기능 가상화 시스템 Download PDF

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Abstract

VNF 스케일링-아웃을 위한 방법, 이를 위한 VNFM, 및 이를 이용한 NFV 시스템이 개시된다. NFV 시스템 상에서 VNF에 대한 스케일링-아웃(scaling-out)을 수행하는 VNFM의 동작 방법은 NFV 오케스트레이터로부터 상기 VNF를 구성하는 VNFC(VNF Components)의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작 요청을 수신하는 단계; 및 상기 VNF 스케일링-아웃 동작 요청에 응답하여, 상기 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보에 기반하여, 상기 VNFC 인스턴스의 추가 생성 및 상기 VNFC 인스턴스의 속성에 기반한 사용자 트래픽의 배분을 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager)에 요청하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃을 위한 방법, 이를 위한 가상화 네트워크 기능 관리자, 및 이를 이용한 네트워크 기능 가상화 시스템{method for scaling-out of virtualized network function, virtualized network function manager using the same, and network function virtualization system using the same}
본 발명은 네트워크 기능 가상화(NFV: Network Function Virtualization) 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NFV 시스템에서 가상화 네트워크 기능(VNF: Virtualized Netowrk Function)의 스케일링-아웃 동작을 수행하는 방법으로서, 스케일링-아웃 동작을 통해서 늘어난 가상화 네트워크 기능 컴포넌트(VNFC: VNF compononets)들에 사용자 트래픽을 배분할 때 VNFC의 속성을 이용하는 방법, 가상화 네트워크 기능 관리자(VNFM: VNF manager), 및 이를 이용한 NFV 시스템에 관한 것이다.
기존의 기술에서 각 네트워크 장치를 확장하기 위해서는 물리적인 네트워크 장치를 추가 설치하거나 이동하는 등의 번거로움을 피할 수 없으며, 또한 추가, 이동된 네트워크 장치간의 네트워크 연결, 전원 공급, 상면 제공 등의 추가적인 부담과 노력이 많이 필요하며, 무엇보다도 확장에 필요로 하는 시간이 월 단위로 소요되는 시간적인 비용으로 인하여 서비스 제공에 많은 어려움을 겪어 왔다.
가상화 기술과 네트워크 기능의 다양한 보급으로 인하여 이제는 물리적인 하드웨어의 추가나 이동 대신에 하나의 고성능 하드웨어 플랫폼 위에 다양한 소프트웨어로 구성된 가상화 네트워크 기능(VNF: Virtualized Network Function)들이 쉽고 빠르게 배치되어 원하는 지점에서 원하는 기능을 설치하는 기간을 수분 이내로 줄일 수 있는 네트워크 기능 가상화(NFV: Network Function Virtualization) 기술이 보급되고 있다. 하지만 한번 설치해 놓은 가상화 네트워크 기능이 어떠한 이유로 인해서 원하는 성능을 내지 못하는 경우에는 이들에 대한 즉각적인 조치가 필요하며, 그렇지 않은 경우 서비스의 품질을 지속적으로 제공하지 못하므로 궁극적으로 안정성의 문제를 야기한다.
이를 해결하기 위해서, ETSI ISG NFV에서는 NFV 시스템에서는 VNF에 대한 수평적 확장(horizontal scaling) 동작을 제공한다. VNF의 수평적 확장은 스케일링-아웃(scaling-out)과 스케일링-인(scaling-in)으로 구성되는데 스케일링-아웃은 사용자 트래픽이 급증하는 경우에 가상 네트워크 기능을 구성하는 VNFC의 인스턴스 수를 늘리고 사용자 트래픽을 병렬 처리함으로써 네트워크 서비스를 안정적으로 유지하도록 하는 동작를 말하며 스케일링-인은 사용되지 않는 용량을 풀어주기 위해서 VNF로부터 VNFC 인스턴스를 제거하는 행위를 말한다. 하지만, 아직 VNFC 속성에 따라 사용자 트래픽을 분배하는 방식은 고려되지 않고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, VNFC(VNF Componet) 인스턴스의 속성에 따라서 스케일링-아웃 동작을 통해 늘어난 VNFC 인스턴스들에 사용자 트래픽을 배분하는, VNFM의 스케일링 아웃 동작 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, VNFC 인스턴스의 속성에 따라서 스케일링-아웃 동작을 통해 늘어난 VNFC 인스턴스들에 사용자 트래픽을 배분하는, VNFM의 구성을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, VNFC 인스턴스의 속성에 따라서 스케일링-아웃 동작을 통해 늘어난 VNFC 인스턴스들에 사용자 트래픽을 배분하는, VNFM을 포함한 NFV 시스템의 구성을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 NFV 시스템 상에서 VNF에 대한 스케일링-아웃을 수행하는 VMFM의 동작 방법을 제공한다. 상기 VNFM의 동작 방법은 NFV 오케스트레이터로부터 상기 VNF를 구성하는 VNFC(VNF Components)의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작 요청을 수신하는 단계; 및 상기 VNF 스케일링-아웃 동작 요청에 응답하여, 상기 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보에 기반하여, 상기 VNFC 인스턴스의 추가 생성 및 상기 VNFC 인스턴스의 속성에 기반한 사용자 트래픽의 배분을 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager)에 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 다른 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 NFV 시스템 상에서 VNF에 대한 스케일링-아웃을 수행하는 VMFM구성을 제공한다. 상기 VNFM는 상기 스케일링-아웃을 수행하기 위한 프로그램 코드가 저장된 메모리 장치와 상기 프로그램 코드를 실행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 프로그램 코드는 NFV 오케스트레이터로부터 상기 VNF를 구성하는 VNFC(VNF Components)의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작 요청을 수신하는 단계; 및 상기 VNF 스케일링-아웃 동작 요청에 응답하여, 상기 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보에 기반하여, 상기 VNFC 인스턴스의 추가 생성 및 상기 VNFC 인스턴스의 속성에 기반한 사용자 트래픽의 배분을 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager)에 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 또 다른 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 NFV 오케스트레이터, VNFM, 및 VIM을 포함한 NFV 시스템을 제공한다. 상기 NFV 시스템이 포함한 VNFM은 VNF에 대한 스케일링-아웃을 수행할 수 있으며, 상기 스케일링-아웃을 수행하기 위한 프로그램 코드가 저장된 메모리 장치와 상기 프로그램 코드를 실행하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 프로그램 코드는 NFV 오케스트레이터로부터 상기 VNF를 구성하는 VNFC(VNF Components)의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작 요청을 수신하는 단계; 및 상기 VNF 스케일링-아웃 동작 요청에 응답하여, 상기 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보에 기반하여, 상기 VNFC 인스턴스의 추가 생성 및 상기 VNFC 인스턴스의 속성에 기반한 사용자 트래픽의 배분을 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager)에 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 VNF 스케일링-아웃 방법 및 이를 이용한 VNFM을 이용할 경우, VNFC 인스턴스 속성에 따라 사용자 트래픽을 배분할 수 있다.
즉, 'Stateful' 속성을 가진 VNFC 인스턴스인 경우에는, VNF 스케일링-아웃 동작에 의해 새로운 VNF 인스턴스들이 추가되어 병렬 처리가 가능한 상황에서도 기존 사용자 트래픽은 기존 VNFC 인스턴스에서 처리하도록 강제하여 VNF 스케일링-아웃 동작 이후에도 패킷 플로우의 처리 속도를 저하시키지 않을 수 있다.
반면, 'Stateless' 속성을 가진 VNFC인스턴스인 경우에는, VNF 스케일링-아웃 동작에 의해 새로운 VNF 인스턴스들이 추가되어 병렬 처리가 가능한 상황에서 모든 사용자 트래픽을 새롭게 추가된 VNFC 인스턴스를 포함한 모든 VNFC 인스턴스들에 골고루 분산시키도록 하여 병렬 처리 속도를 향상시킬수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 VNF 스케일링 방법 및 가상화 네트워크 기능 관리자가 적용되는 ETST NFV 아키텍쳐를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 VNF 스케일링 방법 및 가상화 네트워크 기능 관리자가 적용되는 ETST NFV 아키텍쳐를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, ETSI 에서 제시하는 NFV 아키텍쳐는 가상화 네트워크 기능(VNF: Virtualized Network Function; 120) 및 네트워크 기능 가상화 인프라스트럭춰(NFVI: Network Function Virtualization Infrastructure; 140)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, OSS(Operations Support System)는 사업자의 망 운영과 고객 서비스의 제공 및 유지를 지원하기 위한 시스템이며, BSS(Business Support System)는 고객에 대한 과금(billing), 고객 관계 관리(CRM: Customer Relationship Management), 콜 센터 업무 자동화 등을 지원하는 시스템을 의미한다.
VNF(120) 상에는 적어도 하나의 VNF 인스턴스들(121-1, ..., 121-N)이 존재할 수 있으며, 이들 각각에 대응되는 EM(Element Management; 122-1, ..., 122-N)이 존재할 수 있다. NVFI(140) 상에는 실제 물리적 하드웨어(145, 146, 147), 실제 물리적 하드웨어 자원들을 가상화하는 가상화 계층(144), 및 가상화 계층(144)에 의해서 가상화된 가상화 자원(141, 142, 143)이 존재할 수 있다.
또한, NFV 아키텍쳐 상에는 상기 구성 요소들을 관리하고 조정하기 위한 NFV 관리 및 조정(Management and Orchestration) 구성요소(MANO; 150)이 존재할 수 있다.
MANO(150)는 가상자원(computing resource, network resource, storage resource)들을 관리하고 가상 자원을 통합(orchestration)하는 역할을 수행한다. 따라서, 다수의 VNF 로 구성되는 네트워크 서비스에 대한 가상자원의 사용 가능 여부를 확인하고, 이에 대한 실제 배포를 담당하며, 서비스의 성공적인 개시를 위하여 VNF 간의 배포 순서 및 관련 정보를 구성하여 다양한 NFVI 에 성공적으로 전달해야 한다.
MANO(150) 내에는 전체적인 동작을 조정하는 조정자(Orchestrator; 151), VNF(120)를 관리하는 가상화 네트워크 기능 관리자(VNFM: VNF manager; 152), 및 NFVI(140)를 관리하는 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager; 153)가 존재할 수 있다.
VNFM(152)의 역할은 VNF들과 가상자원 그리고 서비스를 총괄하는 오케스트레이터(151) 사이에서 VNF들의 라이프사이클(lifecycle) 관리를 수행하는 것이다. 특히, VNFM(152)는 클라우드 환경에서 가상 자원과 VNF들과의 연관관계를 관리해서 이들 간에 발생하는 이벤트나 상태변화에 즉각적으로 대응하여 VNF들이 제공하는 서비스의 연속성을 유지하고 최적화하는 기능을 수행한다.
NFVI는 VNF가 수행될 수 있는 환경으로 구성된 하드웨어와 소프트웨어 요소들을 칭하며 오픈소스를 기반으로 하는 오픈스택(OpenStack), 클라우드 스택(CloudStack) 등이 있으며 각각의 NFVI 는 고유의 응용프로그램 인터페이스를 제공한다.
NFVI는 3가지 영역, 컴퓨트 도메인(storage 포함), 하이퍼바이저 도메인(hypervisor domain), 인프라 네트워크 도메인(infrastructure network domain)으로 나뉘어질 수 있다. 하이퍼바이저 도메인에 속하는 가상 컴퓨팅(virtual computing)과 가상 스토리지(virtual storage)는 물리적인 자원을 기반으로 가상 머신에 할당되는 가상 자원들을 의미하고 virtualization layer는 KVM과 XEN과 같은 하이퍼바이저를 칭한다.
컴퓨트 도메인에 속하는 컴퓨팅 하드웨어(computing hardware), 스토리지(storage hardware)는 물리적인 하드웨어 자원을 칭하고, 인프라 네트워크 도메인에 속하는 가상 네트워크(virtual network)는 가상 머신에 할당되는 가상 네트워크를 의미하며, 네트워크 하드웨어(network hardware)는 물리적인 네트워크 장치들을 각각 의미한다. NFVI는 VIM(virtualized Infrastructure Manager)과 참조점(reference point) Nf-Vi를 갖고, VNF와 Vn-Nf 참조 구조(reference architecture)를 갖는다.
도 2는 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, NFV 오케스트레이터(151)는 운용중인 VNF들의 상태를 모니터링(S210)하다가 특정 VNF에서 과부하와 관련한 경고(alarm)가 발생되면(S220), 해당 VNF에 대한 스케일링-아웃 동작을 VNFM(152)에게 요청한다(S230). 그리고, VNFM(152)은 해당 VNF에 대한 VNFD(VNF Descriptor) 정보를 참조하여 스케일링-아웃 동작을 수행한다(S240).
여기서, VNFM이 VNF의 스케일링-아웃 동작을 수행하기 위해 참조하는 VNFD는 VNF 제공자들이 정의하는 VNF에 대한 명세정보로 그 규격은 ETSI ISG (Industry Specification Group) 산하 단체인 NFV 표준그룹에서 정의하고 있다. 하기 표 1은 ETST NFV ISG에서 규정하고 있는 VNFD의 명세 정보에 포함된 속성들(attributes)과 관련 내용을 정리한 것이다.
속성명 기수성 내용 설명
vnfdId 1 Identifier 본 VNFD 정보 요소(information element)의 식별자. 이 속성은 전역적으로 고유(globalliy unique)함.
vnfProvider 1 String 본 VND 및 VNFD의 제공자
vnfProductName 1 String VNF 제품을 식별하기 위한 명칭. VNF의 제품 수명(lifetime) 동안 불변함
vnfSoftwareVersion 1 Version 본 VNF의 소프트웨어 버전. 본 VNF 패키지(package)에 포함된 소프트웨어에 변경이 있을때마다 변경됨.
vnfdVersion 1 Version 본 VNFD의 버전
vnfProductInfoName 0..1 String 본 VNF 제품의 사람이 읽을 수 있는 명칭. VNF 제품 수명(lifetime) 동안 변경 가능한 명칭임.
vnfProductInfoDescription 0..1 String 본 VNF 제품의 사람이 읽을 수 있는 설명. VNF 제품 수명(lifetime) 동안 변경 가능한 내용임.
vnfmInfo 1..N String 본 VNFD의 버전에 기술된 VNF와 호환되는 VNFM을 식별하는 정보
localizationLanguage 0..N Not
specified		 본 VNF의 지역 언어(localization language)에 대한 정보
defaultLocalizationLanguage 0..1 Not specified 선택된 지역 언어에 대한 정보가 없을 경우 기본적으로 선택되는 지역 언어
vdu 1..N Vdu VDU(Virtualisation Deployment Unit)
virtualComputeDesc 0..N VirtualComputeDesc 본 VNF에 의해서 이용될 가상 compute 자원에 대한 기술자(descriptors)를 정의
virtualStorageDesc 0..N VirtualStorageDesc 본 VNF에 의해서 이용될 가상 스토리지(virtual storage) 자원에 대한 기술자를 정의
intVirtualLinkDesc 0..N VnfVirtualLinkDesc 적어도 하나의 CP를 포함한 둘 이상의 CP 간의 VNF 제공자에 의해서 강제되는 네트워크 연결성(network connectivity)의 종류를 표현
vnfExtCpd 1..N VnfExtCpd 가상 링크(VL: virtual link)를 가진 연결을 가능케 하는 본 VNF에 의해서 제공되는 외부 인터페이스를 기술
deploymentFlavour 1..N VnfDeploymentFlavour 용량과 성능에 대한 특정 요구 조건을 가진 VNF의 특정 배치 플레이버(deployment flavor)를 기술
configurableProperties 0..1 VnfConfigurableProperties 자동 스케일링 및 자동 복구(healing)와 관련된 설정 가능한 속성들을 기술
modifiableAttributes 1 VnfInfoModifiableAttributes 본 VNF의 수정 가능한 속성들(attributes)를 기술
lifeCycleManagementScript 0..N LifeCycleManagementScript 본 VNF의 이벤트 리스트와 본 VNF에 의해서 실행되는 대응되는 관리 스트립트를 포함
elementGroup 0..N VnfdElementGroup VNF의 라이프사이클 관리 동안 특정 목적을 위한 VNFD의 관련된 요소들을 기술Describes the associated elements of a VNFD for a certain purpose during VNF lifecycle management. See Clause 7.1.4.
vnfIndicator 0..N VnfIndicator 본 VNF에 의해서 지원되는 VNF 지표들을 선언
autoScale 0..N Rule VNF 인스턴스 상에 (어떠한 VNF 지표값, VNF 지표값 또는 VNF 지표값들 및 모니터링 파라미터들의 조합의 변경에 기초한) VNF 인스턴스에 대한 스케일링 동작을 언제 트리거링할지를 결정하는 규칙(rule)
또한, VNFD는 VNF에 관한 세부정보와 함께 VNF를 구성하는 VNFC의 정보를 제공하는 VDU (Virtualization Deployment Unit) 정보요소(Information Element)를 포함한다. VNFC 인스턴스는 상기 VDU를 기반으로 생성되고 VDU를 기반으로 생성된 VNFC 인스턴스는 하나의 가상머신(Virtual Machine, VM)에 대응된다. 하기 표 2는 ETST NFV ISG에서 규정하고 있는 VDU의 명세 정보에 포함된 속성들과 관련 내용을 정리한 것이다.
속성명 기수성 내용 설명
vduId 1 Identifier 본 VNFD 내 본 VDU의 고유 식별자
name 1 String 본 VDU의 사람이 읽을 수 있는 명칭
description 1 String 본 VDU의 사람이 읽을 수 있는 기술(description)
intCpd 1..N VduCpd (본 VDU에 기초한) VNFC 인스턴스와 내부 가상 링크(VL: virtual link) 간의 네트워크 연결성 기술
virtualComputeDesc 1 Identifier (reference to VirtualComputeDesc) 본 VDU를 실현하는 가상화 컨테이너(virtualization container)의 CPU, 메모리 및 가속화(acceleration) 요구사항을 기술
virtualStorageDesc 0..N Identifier (reference to VirtualStorageDesc) 본 VDU를 위해서 정의된 virtualComputeDesc로부터 정의된 가상화 컨테이너에 연결된(attached) 가상 스토리지(VirtualStorage) 인스턴스를 위한 스토리지 요구사항을 기술
bootOrder 0..N KeyValuePair 부트 인덱스(boot index)를 표현하며, 낮은 값이 높은 부팅 우선순위를 의미함. 본 값은 유효한 부트 디바이스가 생성된 기술자(예, VirtualStorage 인스턴스가 생성된 VirtualStorageDesc)를 참조
swImageDesc 0..1 SwImageDesc 본 VDU를 실현한 가상화 컨테이너 상에 직접 로드된 소프트웨어 이미지를 기술
nfviConstraint 0..N String 본 VDU가 생성된 VNFC 인스턴스를 위한 NFVI 상의 제약조건을 기술함. 예컨대, 추가적인 엔티티들 및 프로세스들을 포함한, 본 VNFC 인스턴스의 보안 호스팅 환경(secure hoting environment)
monitoringParameter 0..N MonitoringParameter VDU 수준에서의 파라미터들을 모니터링하는 가상화 자원들을 정의
configurableProperties 1 VnfcConfigurableProperties 본 VDU에 기반 모든 VNFC 인스턴스들의 설정 가능한 속성들을 기술
도 3은 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 동작은 NFV 오케스트레이터(310), VNFM(320), VIM(330)의 연동(interoperation)에 의해서 수행될 수 있다.
NFV 오케스트레이터(310)는 가상 네트워크 기능을 구성하는 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작을 VNFM(320)에게 요청할 수 있다. 여기서, VNF 스케일링-아웃 요청 메시지가 NFV 오케스트레이터(310)로부터 VNFM(320)로 전달될 수 있으며, 해당 메시지는 VNFD에 정의되어 있는 특정 'scalingAspect' 정보를 지정한다. 여기서'scalingAspect'정보는 VNFD의 deploymentFlavour 정보 안에 포함된다. 지정된 scalingAspect에는 VNFM(320)이 VNF 스케일링-아웃 동작을 수행하기 위한 기본정보가 포함된다. 예를 들어, scalingAspect는 VNF 수평 확장의 가능한 범위 및 VNF 수평 확장의 대상이 되는 VNFC 인스턴스의 식별정보를 포함할 수 있다. VNFC 인스턴스의 식별정보로 scalingAspect는 특정 VDU 정보를 참조한다.
VNFM(320)은 scalingAspect 정보를 기반으로 특정 VNFC 인스턴스의 추가 생성을 요청하고 해당 VNFC의 속성은 참조한 VDU의 명세 정보를 기반으로 파악하여 적절한 사용자 트래픽 배분 방법을 VIM(330)에게 요청한다.
VIM(330)은 특정 VNFC 인스턴스를 생성하고 생성된 VNFC 인스턴스가 기존 VNFC 인스턴스들과 함께 사용자 트래픽을 병렬로 처리할수 있도록 하기 위하여 네트워크 경로 상에서 기존 VNFC 인스턴스들과 동일한 위치에 배치시킨다. 이어 VNFM(320)가 요청한 방법에 따라 사용자 트래픽의 배분 작업을 수행한다.
하기 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 VNFC의 속성 정보가 추가된 VDU 정보요소를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에서, VNFC의 속성은 두 가지로 정의된다. 첫째는, "Stateful" 속성으로 VNFC가 패킷 플로우의 상태를 기억해야 하는 가상 네트워크 기능 요소인 경우를 말한다. 예를 들어, stateful 패킷 필터링을 사용하는 방화벽은 "Stateful" 속성을 갖는 VNFC이다. 둘째는, "Stateless" 속성으로 VNFC가 패킷 플로우의 상태를 기억할 필요가 없는 가상 네트워크 기능인 경우를 말한다. 본 발명에서는 이러한 VNFC의 속성 정보를 VDU 정보요소 내에 "scalingConstraint" 파라미터를 추가로 정의하여 저장한다. (표 3)을 참조하면, 본 발명에서 정의하는 scalingConstraint 파라미터는 ScalingAspect 정보요소내에 필수(Mandatory, M) 정보로 최소 하나(Cardinality = 1)의 값이 존재하고 값의 형태는 Enum으로 가용한 값으로 "Stateful"과 "Stateless"를 포함한다.
속성명 기수성 내용 설명
vduId 1 Identifier 본 VNFD 내 본 VDU의 고유 식별자
name 1 String 본 VDU의 사람이 읽을 수 있는 명칭
description 1 String 본 VDU의 사람이 읽을 수 있는 기술(description)
intCpd 1..N VduCpd (본 VDU에 기초한) VNFC 인스턴스와 내부 가상 링크(VL: virtual link) 간의 네트워크 연결성 기술
virtualComputeDesc 1 Identifier (reference to VirtualComputeDesc) 본 VDU를 실현하는 가상화 컨테이너(virtualization container)의 CPU, 메모리 및 가속화(acceleration) 요구사항을 기술
virtualStorageDesc 0..N Identifier (reference to VirtualStorageDesc) 본 VDU를 위해서 정의된 virtualComputeDesc로부터 정의된 가상화 컨테이너에 연결된(attached) 가상 스토리지(VirtualStorage) 인스턴스를 위한 스토리지 요구사항을 기술
bootOrder 0..N KeyValuePair 부트 인덱스(boot index)를 표현하며, 낮은 값이 높은 부팅 우선순위를 의미함. 본 값은 유효한 부트 디바이스가 생성된 기술자(예, VirtualStorage 인스턴스가 생성된 VirtualStorageDesc)를 참조
swImageDesc 0..1 SwImageDesc 본 VDU를 실현한 가상화 컨테이너 상에 직접 로드된 소프트웨어 이미지를 기술
nfviConstraint 0..N String 본 VDU가 생성된 VNFC 인스턴스를 위한 NFVI 상의 제약조건을 기술함. 예컨대, 추가적인 엔티티들 및 프로세스들을 포함한, 본 VNFC 인스턴스의 보안 호스팅 환경(secure hoting environment)
monitoringParameter 0..N MonitoringParameter VDU 수준에서의 파라미터들을 모니터링하는 가상화 자원들을 정의
configurableProperties 1 VnfcConfigurableProperties 본 VDU에 기반 모든 VNFC 인스턴스들의 설정 가능한 속성들을 기술
scalingConstraint 1 Enum Describe constraints on the scaling for the VNFC instance(s) crearted from this Vdu . Permitted values are: Stateful , Stateless.
도 4는 ETST NFV 아키텍쳐 상에서의 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 병행참조하면, VNMF(320)는 NFVO(310)로부터 VNF 스케일링-아웃 요청을 수신하고(S410), 해당 VNF에 대한 VDU내에 정의된 해당 VNFC 인스턴스의 scalingConstraint 속성을 참고하여 VNFC의 속성을 파악할 수 있다(S420).
이때, 해당 VNFC가 'Stateful' 속성을 갖는 경우에는 VIM(320)에게 새로운 VNFC 인스턴스의 생성을 요청하고(S430), 인스턴스 생성이 완료되면 새롭게 들어오는 사용자 트래픽은 모두 새로 생성된 VNFC 인스턴스로 배분하고 기존 사용자의 트래픽은 기존에 서비스하고 있던 VNFC 인스턴스로 변경없이 배정하도록 요청할 수 있다(S440).
하지만, VNFC가 'Stateless' 속성을 갖는 경우라면, VIM(320)에게 새로운 VNFC 인스턴스의 생성을 요청하고(S450), 인스턴스 생성이 완료된 후, 기존 사용자와 새로운 사용자의 트래픽 구분 없이 모든 사용자 트래픽이 새롭게 생성된 VNFC 인스턴스를 포함한 모든 VNFC 인스턴스들에 균등하게 배정되도록 요청할 수 있다(S460).
상기 본 발명에 따른 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 방법을 수행하는 VNFM은 상기 가상화 네트워크 기능 스케일링-아웃 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드가 저장된 적어도 하나의 메모리 장치와 상기 프로그램 코드를 실행하기 위한 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 메모리 장치와 적어도 하나의 프로세서는 하나의 장치 내에 존재할 수도 있으며, 둘 이상의 장치에 분산되어 존재할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
NFVO: NFV 오케스트레이터
VNFM: 가상화 네트워크 기능 관리자
VIM: 가상화 인프라스트럭춰 관리자

Claims (1)

  1. 네트워크 기능 가상화(NFV: Network Function Virtualization) 시스템 상에서 가상화 네트워크 기능(VNF: Virtualized Network Function)에 대한 스케일링-아웃(scaling-out)을 수행하는 가상화 네트워크 기능 관리자(VMFM: VNF manager)의 동작 방법으로서,
    NFV 오케스트레이터로부터 상기 VNF를 구성하는 VNFC(VNF Components)의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보를 기반으로 VNF 스케일링-아웃 동작 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 VNF 스케일링-아웃 동작 요청에 응답하여, 상기 VNFC의 상태 정보 및 해당 가상 자원들의 상태 정보에 기반하여, 상기 VNFC 인스턴스의 추가 생성 및 상기 VNFC인스턴스의 속성에 기반한 사용자 트래픽의 배분을 가상화 인프라스트럭춰 관리자(VIM: Virtualized Infrastructure Manager)에 요청하는 단계를 포함하는
    가상화 네트워크 기능 관리자의 스케일링-아웃 수행 방법.
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