網(wǎng)絡(luò)功能故障只占用少量資源快速恢復。當一個NF實例發(fā)生故障時，我們可以通過重路由正在處理的流到一個正常的實例來減少故障時間。為了讓這些流能夠正確的被處理，被選中的實例必須能夠獲得關(guān)鍵的NF狀態(tài)。達到這個目的的方法之一就是為所有的NF實例周期性的備份；這對于在該NF實例的CPU和存儲帶寬的消耗不可忽略(目標3)，由于各個備份之間的延時會導致備份中有大量的過時狀態(tài)。第二種方法只備份NF狀態(tài)更新的部分。這種方法會消除過時狀態(tài)的問題，并且資源的占用和狀態(tài)更新的頻率以及被備份狀態(tài)的數(shù)量成比例增長。為了支持這種方式，我們需要能夠復制NF狀態(tài)，同時需要能夠跟蹤狀態(tài)何時以及如何更新。

基于對本地NF的前期觀察，一個企業(yè)可能想對當前正在處理的流的某個子集進行更深層次更高級的處理（目標2的變體）。舉個例子，當IDS檢測到內(nèi)部的主機正在向一個被列入黑名單的域名發(fā)送HTTP請求，企業(yè)要啟用對惡意軟件的分析會進行回復的數(shù)據(jù)包處理功能。由于本地IDS的資源限制，企業(yè)可能會利用云端更加強大的遠程IDS.更進一步說，為了避免將所有流量重定向到云端的帶來的消耗（目標3），其它主機的流量必須在本地處理。這個需要在先前的例子強調(diào)的特性的支持（例如將特定流的狀態(tài)無損耗傳輸）。除此之外，更高級的處理實際上需要獲得更多的狀態(tài)細節(jié)：舉例來說，云端的IDS可能要為與一些已經(jīng)眾所周知的攻擊庫比較簽名，為新的流創(chuàng)建額外的狀態(tài)。因此，網(wǎng)絡(luò)控制面不能限制NF創(chuàng)建額外狀態(tài)的能力。更進一步說，如果這個被處理的流之后會傳回到原來的NF實例，那么這個額外的狀態(tài)必須要能夠被自動捕獲。

2.2 相關(guān)工作
現(xiàn)有的控制平面，如PLayer, SIMPLE, Stratos, FlowTags, 和一些連接技巧，僅僅提供控制，協(xié)調(diào)和流量轉(zhuǎn)發(fā)。如已經(jīng)討論過的，在不降低NF精度的條件下，單獨的轉(zhuǎn)發(fā)變化是不能滿足各種各樣需求目標的。

VM或者進程的復制只允許一整個地克隆NF實例。額外的，包含于克隆中的不需要的狀態(tài)不僅浪費內(nèi)存，而且更為嚴重的是能導致不良的NF行為。比如，IDS可能產(chǎn)生錯誤的警報。此外，這種方法阻止了多種NF實例的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移和合并，妨礙了快速彈性收縮。由于他們固有的限制，結(jié)合現(xiàn)有的控制平面和VM遷移/過程復制技術(shù)不能滿足上述的需求。

供應商提供的控制器在多個NF實例之間進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，復制和共享時，可能影響NFs的內(nèi)部工作信息。但是，他們不能以一種方式控制網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)來滿足所有的目標。例如，很難通過網(wǎng)絡(luò)鏈路提供優(yōu)化的負載均衡。

拆分/合并和輕量復制是唯一提供一些對內(nèi)部NF狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)控制的系統(tǒng)。他們提供一個共享庫，NFs使用這個共享庫，可通過預先定義的API來創(chuàng)建，訪問，和更改內(nèi)部狀態(tài)。編排器通過調(diào)用一個簡單的遷移操作（重新路由流f并轉(zhuǎn)移相應的NF狀態(tài)）來協(xié)調(diào)負載均衡。在輕量復制中，NF加進一些模塊來管理進出各個實例的分組流，并且根據(jù)預先定義的頻率進行狀態(tài)的克隆。

不幸的是，遷移操作可能會導致NF狀態(tài)更新的丟失和亂序，因為遷移之后到達NF實例的分組將被丟棄，應用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)更新和重新恢復網(wǎng)絡(luò)流之間仍然存在競爭。此外，編排器和NF模塊式針對特定問題的，使得他們不能很好地支持復雜的控制應用。最后，NFs必須使用API來創(chuàng)建和訪問狀態(tài)，通過使用不是基于流狀態(tài)的秘鑰，使得當流被重新路由時，很難知道存在狀態(tài)的轉(zhuǎn)移和復制。API值允許每種流一種狀態(tài)分配，需要重建一些內(nèi)部NF狀態(tài)和分組處理邏輯。我們在本文的后面章節(jié)更詳細地討論這些問題。

3 OpenNF概述

OpenNF是一種新的控制平面架構(gòu)（圖2），這種架構(gòu)滿足上述需求和挑戰(zhàn)。本節(jié)中，我們將列出關(guān)鍵思想，§4 和 §5中詳述細節(jié)。

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圖2 OpenNF架構(gòu)

OpenNF允許控制應用直接管理NFs的行為和性能，以滿足高標準的要求?；贜F輸出和外部輸入，控制應用：（1）、確定特定NF實例應該處理的流集，（2）、指示控制器提供每個實例所必須的狀態(tài)，包括流特定狀態(tài)和流之間的共享狀態(tài)，（3）、讓控制器提供狀態(tài)和狀態(tài)操作的特定保障。