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vBRAS-CP弹性伸缩技术白皮书
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在转发与控制分离组网场景中,CP中的BRAS-VM负责用户管理、接入控制等功能。如果BRAS-VM资源不可调整,当接入用户增加时,可能导致新增用户无法上线;当接入用户减少时,会导致BRAS-VM资源空闲,造成资源浪费。因此,管理员需要根据用户的实际业务需求和策略,合理利用和规划CP的BRAS-VM。
弹性伸缩(Auto Scaling)是一种动态调整CP虚拟资源分配的技术。弹性伸缩是指横向伸缩,即BRAS-VM数量的增减。在业务需求增加时,扩容BRAS-VM保证业务的平滑扩展;在业务需求下降时,释放BRAS-VM,避免资源浪费。
通过弹性伸缩,管理员可以根据设备的运行状况动态、实时地进行BRAS-VM的申请和释放,从而达到提高资源利用率和节能减排的目的。例如,晚上的上网用户数比白天多,则设备会根据实际用户数变化,动态地在晚上申请BRAS-VM,白天释放BRAS-VM,进而提高设备利用率。
· 高利用率
管理员可以根据设备的运行状况动态、实时地进行BRAS-VM资源的申请和释放。
· 负载均衡
合理规划UP所属的BRAS-VM,保证各个BRAS-VM的用户业务负载均衡。
· 灵活控制
支持静态和动态地申请或释放BRAS-VM资源,可以根据组网需要灵活选择控制方式。
弹性伸缩通过静态或动态地申请或释放虚拟的BRAS-VM资源,实现根据业务需求进行扩缩容:
· 在业务需求增长时,增加BRAS-VM,提高控制面业务能力,并保证单台BRAS-VM的业务处理能力不过载,降低BRAS-VM故障的概率。
· 在业务需求降低时,减少BRAS-VM,由少量BRAS-VM处理业务,释放多余的BRAS-VM资源,减少资源占用,降低部署和维护成本。
弹性伸缩的实现方式包括:
· 自动扩缩容:根据以下情况,自动增删BRAS-VM。
¡ BRAS-VM管理的UP数量变化
¡ UP上的用户数发生变化
· 手工扩缩容:手工申请虚拟的BRAS-VM资源。
自动扩缩容是指根据触发条件,由系统自行判断是否进行扩缩容,并自动进行UP迁移。UP迁移时会将该UP下的用户一起迁移,迁移过程中该UP下的原有用户不会下线,迁移完成后该UP下的原有用户可以正常上线。但是,对于新增用户,迁移期间不可以上线,需要等待迁移完成后才可以上新。UP迁移完成后,BRAS-VM通过与UP建立控制通道(CUSP通道)和管理通道(NETCONF通道),来控制和管理UP,从而实现用户管理、接入控制等功能。
· 自动扩容
如图1所示,自动扩容是指自动增加BRAS-VM资源,并将UP迁移到该BRAS-VM上。
· 自动缩容
如图2所示,自动缩容是指自动释放BRAS-VM资源,并将UP迁移到其他BRAS-VM上。
当发生如下变化时,由VNFM-vBRAS根据部署策略自动、实时地调整BRAS-VM数量以保证设备资源合理地申请和释放:
· BRAS-VM管理的UP数量变化。
· UP上的用户数发生变化。
· 扩容
管理员创建的UP个数超过BRAS-VM的管理上限时,系统需要判断CP的所有BRAS-VM中是否有足够资源管理新增的UP。如果没有,则进行扩容,自动创建新的BRAS-VM,再将新增的UP迁移到新创建的BRAS-VM上;否则,将新增的UP迁移到有足够资源的BRAS-VM上,不进行扩容。
· 缩容
管理员删除UP导致某个BRAS-VM上UP数量为0时,系统判断需要删除指定BRAS-VM进行缩容。
· 扩容
用户上线个数超过BRAS-VM的管理上限时,系统需要将上线用户数较多的UP进行迁移。迁移时,系统需要判断CP的所有BRAS-VM中是否有足够资源管理这些上线用户数较多的UP。如果没有,则进行扩容,自动创建新的BRAS-VM,再将上线用户数较多的UP迁移到新的BRAS-VM上;否则,将这些UP迁移到有足够资源的BRAS-VM上,不进行扩容。
· 缩容
用户下线导致在线用户数低于BRAS-VM的管理下限时,系统需要判断删除指定BRAS-VM后,CP的剩余BRAS-VM中是否有足够资源管理待迁移的UP。如果有,则进行缩容,将指定BRAS-VM删除,并将该BRAS-VM所管理的UP及UP的上线用户迁移到其他BRAS-VM上;否则不进行缩容。
如图3所示,基于UP数的自动扩缩容流程如下:
(1) 管理员在CTRL-VM上添加或删除UP。
(2) UP的数量达到BRAS-VM管理的阈值,满足扩缩容条件。
(3) CTRL-VM将扩缩容请求消息发送给VNFM-vBRAS。
(4) VNFM-vBRAS向Cloud OS发送VM变更请求。
(5) Cloud OS接收到请求后,向CAS为VM申请或释放硬件资源,并将硬件资源申请或释放结果发送给VNFM-vBRAS。
(6) VNFM-vBRAS将扩缩容结果发送给CTRL-VM。
(7) CTRL-VM根据结果增加或删除BRAS-VM,并将扩缩容确认结果反馈给VNFM-vBRAS。
图3 基于UP数的自动扩缩容流程图
如图4所示,基于用户数量的自动扩缩容流程如下:
(1) 用户数量达到BRAS-VM管理的阈值,满足扩缩容条件。
(2) CTRL-VM将扩缩容请求消息发送给VNFM-vBRAS。
(3) VNFM-vBRAS向Cloud OS发送VM变更请求。
(4) Cloud OS接收到请求后,向CAS为VM申请或释放硬件资源,并将硬件资源申请或释放结果发送给VNFM-vBRAS。
(5) VNFM-vBRAS将扩缩容结果发送给CTRL-VM。
(6) CTRL-VM根据结果增加或删除BRAS-VM,并将扩缩容确认结果反馈给VNFM-vBRAS。
用户可以根据业务需求手动进行扩缩容操作,提前部署BRAS-VM资源。当预期业务即将达到高峰时,通过手动扩容操作申请虚拟的BRAS-VM资源;当预期业务即将回落时,通过手动缩容操作将手动创建的BRAS-VM资源释放,减少资源占用。
当转发与控制分离组网中部署了VNFM-vBRAS时,管理员在CTRL-VM上执行创建、删除BRAS-VM命令来触发BRAS-VM的扩缩容。该方式适用于上线用户数稳定、业务可靠性要求高的使用场景。
· 该方式和自动扩缩容的相同点在于:要求的网络环境相同,均要求转发与控制分离系统架构中部署VNFM-vBRAS、Cloud OS和CAS,且扩缩容的流程基本相同。
· 该方式和自动扩缩容的不同点在于:触发条件不同和使用场景不同。手工创建的BRAS-VM编号固定,必须通过手工方式删除,不会被自动缩容,其上绑定的UP也不会被自动迁移。
如图5所示,当转发与控制分离组网中部署VNFM-vBRAS时,通过命令行触发VNFM-vBRAS创建、删除BRAS-VM,完成BRAS-VM的扩缩容,其流程如下:
(1) 管理员在CTRL-VM上执行命令创建或删除BRAS-VM。
(2) CTRL-VM将扩缩容请求消息发送给VNFM-vBRAS。
(3) VNFM-vBRAS向Cloud OS发送VM变更请求。
(4) Cloud OS接收到请求后,向CAS为VM申请或释放硬件资源,并将硬件资源申请或释放结果发送给VNFM-vBRAS。
(5) VNFM-vBRAS将扩缩容结果发送给CTRL-VM。
(6) CTRL-VM根据结果增加或删除BRAS-VM,并将扩缩容确认结果反馈给VNFM-vBRAS。
图5 采用VNFM-vBRAS进行手工扩缩容流程图
如图6所示,在转发与控制分离组网中,在CP上部署弹性伸缩后,管理员可以根据设备的运行状况、资源利用情况,实时地调整BRAS-VM资源,对CP进行扩缩容,从而达到提高资源利用率的目的。