由查理·阿什顿

这篇文章将解释如何提高虚拟交换机的性能NFV平台导致了服务提供商运营成本的显著提高。我们将展示一个示例，该示例演示了每个用户支持的订阅者数量增加了6.7倍ag亚博真人服务器，同时解释如何在其他用例中实现更大的改进。

当概念网络功能虚拟化服务提供商从专有的、固定功能的网络设备转向虚拟化网络设备的动机，主要有两个主要的商业目标应用程序．

第一个目标是加快新增值服务的部署，以此提高每用户平均收益(ARPU)，推动营收增长。网络服务将被实例化为根据需要部署在标准服务器平台上的虚拟化软件，而不是作为固定功能的设备。这将允许服务提供商快速向目标用户群推出新服务。ag亚博真人如果试验成功，部署可以迅速扩大，并将服务引入更广泛的客户群。如果试验结果令人失望，新的服务可以停止，而无需担心如何处理定制的、专门为支持该应用而购买和部署的设备。

第二个目标，也是迄今为止最受关注的目标，是通过提高资源利用率和提高网络管理的自动化来减少运营费用(opex)。很多详细的工作ETSI行业规范组(ISG)一直专注于降低运营成本的这两个方面，目前正在进行的许多概念验证(PoCs)都在分析这两个方面。但是NFV架构中有一个对运营成本有重大影响的特定元素，它就是虚拟交换机，或称vSwitch。

作为NFV基础架构平台(在ETSI术语中称为“NFVI”)的一部分，vSwitch负责在核心网络和运行在虚拟机(vm)中的虚拟化应用程序或虚拟网络功能(VNFs)之间交换网络流量。虚拟机在虚拟机监控程序(如KVM)的控制下执行，VNF管理通常由OpenStack(正如我们讨论的那样，需要加固以提供载波级的可靠性在另一篇文章)．

vSwitch与VNFs运行在相同的服务器平台上。显然，运行vSwitch所需的处理器内核无法用于运行VNFs，这可能对单个服务器刀片上支持的订阅者数量产生显著影响。ag亚博真人这反过来又会影响到整体的每用户运营成本，并对向NFV转型所能实现的运营成本改进产生重大影响。ag亚博真人

让我们看一个例子来说明这个概念。

为了使分析简单，假设我们需要实例化一个函数，例如媒体网关作为VNF，它需要带宽200万年包每秒从vSwitch获取。为了进一步简化，假设我们将实例化在每个处理器核心上运行这个VNF的单个VM。因此，考虑到vSwitch功能需要一些可用的核心，我们需要计算服务器刀片上实际可以实例化多少vm。

作为分析的参考平台，我们将使用双插座英特尔®Xeon®处理器E5-2600系列平台(“Ivy Bridge”)运行在2.9 GHz，在两个插槽上共有24个核可用。

所有性能测量都将基于双向网络流量从网络接口控制器(网卡)到vSwitch，通过虚拟机(VM)再通过vSwitch回到网卡。这代表了一个真实的NFV配置，而不是一个简化的配置，在这个配置中，流量只从网卡运行到vSwitch，然后再返回到网卡，绕过了VM，这样就不会执行任何有用的工作。

在第一个场景中，最初为IT应用程序开发的Open vSwitch (OVS)软件将把流量切换到平台上的虚拟机。测量表明，每个运行OVS的核心每秒可以将大约30万个数据包切换到一个VM(64字节数据包)。我们的24核平台的最佳配置将是使用20核的vSwitch，每秒传输总数为600万个数据包。此流量将被运行的3个核的虚拟机消耗，其中一个核未使用。OVS无法提供足够的带宽，虚拟机不能运行在3核以上。因此，每个blade的资源利用率是3个vm。

如果OVS被能够提供更高性能的加速vSwitch取代——假设是每核每秒1200万个包，同样假设是64字节包。如果我们使用新的电信级vSwitch集成在载波级通信服务器例如，我们现在可以切换到每核12Mpps，同样假设64字节的数据包。所以现在24核平台可以配置4个运行vSwitch的核心。总共每秒发送4000万个数据包，正好满足其余20个核上运行的20个虚拟机的带宽需求。由于使用了针对NFV基础设施进行优化的vSwitch软件，现在每个刀片的资源利用率是20个虚拟机。

从业务的角度来看,增加每个叶片的虚拟机数量的6.7倍(20除以3)允许我们提供相同数量的使用只有15%的客户尽可能多的刀片机汇时使用,或为6.7倍的客户使用相同的服务器机架。无论哪种情况，这都代表着运营成本的显著降低，而且无需对VNFs本身进行任何改变即可实现。

与服务提供商的对话证实，在VNFs需要大量流量的应用程序中，加速的vSwitch性能可以为其节省运营成本做出重要贡献。

当然，vSwitch不仅必须具有令人难以置信的高切换性能，才能带来这些运营成本效益，还需要能够在故障条件下快速迁移VMs，且数据包影响最小，以便实现NFVI平台所需的99.9999%可用性。电信级通信服务器中的加速vSwitch提供了所有这些功能。

上面的场景(每个VM每秒200万个数据包，每个核一个VM，双插槽平台)可能不能代表特定的应用程序需求。但是对于任何给定的需求，重新计算节省的费用是非常简单的。您只需要计算出所需带宽的vSwitch内核和VM内核的最优平衡，从而减少未使用的内核的数量。

最后，值得注意的是，本文只讨论了网络和vm之间的通信。然而，在服务链应用中，虚拟机之间东西向通信的带宽对系统级性能同样重要。可以很容易地执行类似的分析，以显示提高vm到vm流量的vSwitch性能如何在核心利用率和每个刀片服务器的客户数量方面带来相同水平的改进。

文章最初发表于SDNCentral.com．