通信学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (8): 54-59.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2019131

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MicroNF：基于微服务的异构网络功能虚拟化框架

孙晨1,2,3,毕军1,2,3,郑智隆1,2,3,王舒鹤1,2,3,胡宏新4   

  1. 1 清华大学网络科学与网络空间研究院，北京 100084
    2 清华大学信息科学技术学院，北京 100084
    3 北京信信息科学与技术国家研究中心,北京 100084
    4 克莱姆森大学，南卡罗来纳州 29634
  • 修回日期:2019-05-09 出版日期:2019-08-25 发布日期:2019-08-30
  • 作者简介:孙晨（1992- ），男，黑龙江哈尔滨人，清华大学博士生，主要研究方向为软件定义网络、网络功能虚拟化、网络测量等。|毕军（1972—2019），男，辽宁大连人，博士，清华大学教授、博士生导师，主要研究方向为网络空间安全、软件定义网络、网络功能虚拟化、网络体系结构、源地址验证、域间路由协议、NDN网络等。|郑智隆（1993- ），男，四川达州人，清华大学博士生，主要研究方向为软件定义网络、网络功能虚拟化等。|王舒鹤（1996- ），男，山西太原人，清华大学博士生，主要研究方向为软件定义网络、网络功能虚拟化、SDN 数据平面可编程等。|胡宏新（1974- ），男，湖北仙桃人，博士，克莱姆森大学助理教授、博士生导师，主要研究方向为软件定义可编程安全、物联网安全与隐私、社交网络安全与隐私、机器学习用于安全与隐私、边缘计算与云计算与移动计算安全等。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划基金资助项目(2017YFB0801701);国家自然科学基金资助项目(61872426)

MicroNF:a microservice-based hybrid framework for NFV

Chen SUN1,2,3,Jun BI1,2,3,Zhilong ZHENG1,2,3,Shuhe WANG1,2,3,Hongxin HU4   

  1. 1 Institute for Network Sciences and Cyberspace,Tsinghua University,Beijing 100084,China
    2 School of Information and Technology,Tsinghua University,Beijing 100084,China
    3 Beijing National Research Center for Information Science and Technology,Beijing 100084,China
    4 Clemson University,South Carolina 29634,USA
  • Revised:2019-05-09 Online:2019-08-25 Published:2019-08-30
  • Supported by:
    The National Key Research and Development Program of China(2017YFB0801701);The National Natural Science Foundation of China(61872426)

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摘要：

网络功能虚拟化（NFV）带来灵活性的同时也面临极大的问题，因为承载网络功能的虚拟机可能会引入显著的性能开销。针对此问题，提出了一种名为MicroNF的新型高性能可编程框架，将可编程硬件基础设施与NFV中的传统软件基础设施相结合，以实现高性能和灵活性。MicroNF利用微服务—— 一种软件架构中的新设计方法，重新构建NFV，以实现服务之间的功能可重用性并提高性能。基于OpenStack和ONetCard的实验平台实现了MicroNF。实验结果表明，与基于DPDK的软件实现相比，MicroNF将服务链的平均转发时延降低了70%。

关键词: 网络功能虚拟化, 异构基础设施, 微服务, 服务链, 模块化

Abstract:

Network function virtualization (NFV) brought significant flexibility.However,such flexibility came with considerable compromises,since virtual machine carried monolithic functions could introduce significant performance overhead.A novel high-performance and programmable framework called MicroNF was proposed,which combines programmable hardware infrastructure and traditional software infrastructure in NFV to achieve both high performance and flexibility.In particular,microservice,a new design approach in software architecture,was leveraged by MicroNF to re-architect NFV to enable functional reusability among services and improve performance.MicroNF was implemented in a test bed based on OpenStack and ONetCard.Experimental results show that MicroNF reduces the forwarding latency of a service chain by an average of 70% compared with DPDK-based software implementation.

Key words: network function virtualization, hybrid infrastructure, microservice, service chain, modularization

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