13_Облачные_вычисления_и_Проблемы_современных_компьютерных_сетей_2016 (1130344), страница 2
Текст из файла (страница 2)
v1.1)∗ Продвижение пакета только вперёд∗ Переход: модификация пакета, обновление набора действий, обновлениеметаданных15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.58Запись в OpenFlow таблице∗ Просматриваемые поля: входной порт, заголовок пакета,метаданные∗ Инструкции:∗ Изменение пакета∗ Продвижением пакета по конвейеру∗ Добавление новых действий в Набор действий (Action Set)∗ Счётчики: количество байтов и пакетов, время соединения15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.59Троичная ассоциативная память (TCAM)Множество нумерованных слотовТри возможных значения каждого бита: “0”, “1” и “?”Ширина TCAM (длина слота) – настраиваемый параметрНа вход подается битовая строкаTCAM выдает номер первого слота с успешным сопоставлениемФиксированное время каждого такта работы TCAM15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.60Сетевая операционнаясистема15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.61Особенности сетевой ОС• API сетевой ОС предоставляетвозможность создавать приложения наоснове централизованной моделипрограммирования• API сетевой ОС позволяет создаватьприложения в терминахвысокоуровневых абстракций, а ненизкоуровневых параметровконфигурации.15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.62Requirements to SDN controller• Programmability– Functionality: applications and services– Programming interface• Performance• DC requires processing>10M events per second• Reactive controllers aremore “sensitive”– Bandwidth– Latency• Reliability and safety– 24/715.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.63Существующие сетевые ОСNOX (Nicira Networks)Beacon (Stanford)Trema (NEC)Maestro (Rice University)SNAC (группа разработчиков) – на основе BeaconHelios (NEC) – закрытый проектBigSwitch (BigSwitch) – закрытый проект, наоснове Beacon.• FloodLight (открытая группа разработчиков) – наоснове Beaсon.• RUNOS – самостоятельная разработка ЦПИКС•••••••15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.64Results of comparing (2013)• Maximum performance is 7 000 000 events per second.• Minimum latency is from 50 to 75us.• Shortcomings:– Reliability of controllers caused questions– Performance was insufficient[1] A.
Shalimov, D. Zuikov, D. Zimarina, V. Pashkov, R. Smeliansky, "Advanced Study of SDN/OpenFlow controllers",Proceedings of the CEE-SECR '13: Central & Eastern European Software Engineering Conference in Russia, ACM SIGSOFT,October 23-25, 2013Введение в компьютерные сети15.05.2016проф.Смелянский Р.Л.65RUNOSRUNOS = RUssian Network Operating System• It is a series of SDN/OpenFlow controllers– In-kernel – super fast, hard to develop apps– Fusion – userspace memory control interface to thekernel controller– Easy – fully userspace controller with highfunctionality, easy to develop your apps, relativelyhigh performance comparing to cotemporaryuserspace controllers– Distributed – HA version of the userspace controller• The project is in the open sourcearccn.github.io/runos(currently only thirdversion)15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.66In-kernel controllerWe implemented in-kernel OpenFlow controller [2]:• It is super fast– No context switching on network communication– Less time consuming memory translation procedure• It is very hard to develop your own programs– low-level programming language– limited number of libraries and tools– high risk to corrupt the whole system[2] P.
Ivashchenko, A. Shalimov, R. Smeliansky "High performance in-kernel SDN/OpenFlow controller", Proceedings ofthe 2014 Open Networking Summit ResearchВведениеTrack, USENIX,March 3-5, 2014в компьютерныесети Santa Clara, USA15.05.2016проф.Смелянский Р.Л.67Performance (in_kernel)• Performance is 30M fps• Latency is 45us15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.68Fusion: Program interface to In-kernel version+: wide rangeof applications-: lowperformanceApplicationsNOX, Pox, Floodlight,OpenDaylight, MUL,etcServices[3] Shalimov A., Ivashchenko P.
In‐kerneloffloading of an SDN/OpenFlow ControllerProceedings of the Modern NetworkingTechnologies (MoNeTec), IEEE, Moscow, Russia,2014OpenFlowUser spaceKernel spaceWhat is in the middle?Offload architecture:• Apps are in userspace• Frequently used servicesis in kernel (e.g., topo)• Communication interface15.05.2016ApplicationsServicesOpenFlow+: wide range ofapplications+: fastperformanceВведениев компьютерныесетипроф.Смелянский Р.Л.ApplicationsARCCNServicesOpenFlow+: fast performance-: no applications 69Features• Graphical user interface: corporate network managementsystem• Large set of applications:– L2/L3 forwarding, QoS, multipath forwarding, network virtualization,anti-DDOS, monitoring, load balancer, ACL, firewall, authentication,SPAN, NAT, ARP, DNS, DHCP, BGP, verification and troubleshooting, WiFi,OpenStack[4] A.
Shalimov, D. Morkovnik, S. Nizovtsev, R. Smeliansky EasyWay: Simplifying and automating enterprise networkmanagement with SDN/OpenFlow// 10th Central and Eastern European Software Engineering Conference in Russia,CEE-SECR 2014б, ACM SIGSOFT, Moscow, Russia.Введение в компьютерные сети15.05.2016проф.Смелянский Р.Л.70Distrib: Distributed OpenFlow controllerMain features:• Reliability and fault tolerance (redundancy within a cluster and between clusters)• Load balancing (adding new nodes to the controller, depending on the load)• Coordinated management and vision of the entire network• Working with distributed network applications• Safety and counteraction to external loads15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.71Управление сетью15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.72Conclusion• Series of OpenFlow controllers:– From fast to programmable and distributed• The project RUNOS is in the open source– OpenFlow controller arccn.github.io/runos.• RUNOS is already used in universities and inthe industry (service providers, a telecomoperators, DC).• We invite everyone to join development!15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.73ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПРОГРАММНОКОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЕЙ15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.74Применение ПКС подхода для управлениясетевой инфраструктурой ЦОДПотенциальные преимущества OpenFlow и программируемой сетевойинфраструктуры для сетей ЦОД:• Создание программируемой распределенной среды передачи данных сминимальными задержками и высокой пропускной способностью;• Множественные параллельные пути передачи данных с быстрымвосстановлением после ошибок;• Простое конфигурирование, настройка и предоставление услугпрограммными средствами вместо конфигурирования отдельных сетевыхустройств;• Виртуализация сетей ЦОД и предоставления услуг.15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.75Энергосбережение при использовании ПКСподхода: идея• Выключение избыточных коммутирующихэлементов и каналов передачи данных всочетании с перенаправлением потоков15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.76Сервисные модели дляСм телеком-оператораСмелянский Р.Л.15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.77Традиционная сетьоператораCPEDPIBRASDSLAMCarrierGradeNATПроблемы традиционной сетиоператора:FirewallAccessMonitorCDN•••EdgeCoreWANAccelerator•••DSLAMOLT•15.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.Рост трафика (из-за ростаспроса на «тяжелый» контент);Рост требований к качеству;Сокращение прибыльности, ростCAPEX и OPEX за счетпостоянного обновленияоборудования;Модель бизнеса – «труба»;Длительность вывода сервисана рынок (ROI);Высокие требования кколичеству и квалификацииперсонала для поддержки иобслуживания;Зависимость от конкретныхпроизводителей.78ДоменSDN/OpenFlow controllerTelco Cloud/Telco LegacyCGNATSDN/OpenFlow controllerAR6DDoSDR2DR1AR1AR5GWBRASAR7AR2AR3AR4AR815.05.2016Введение в компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.80Сервисы и сервисныемодели домена1.Транзит L2 трафика B2C и B2B/G абонентов к сервисным устройствам.2.Транзит L2 трафика между точками присутствия абонентов B2B, B2G (точка-точка, точка-многоточка, многоточкамноготочка)3.Резервирование путей движения клиентского трафика по необходимости с минимальным временем восстановления сервиса.4.Обеспечение многопараметрической маршрутизации трафика, в том числе и на основании выбора кратчайшего пути.5.Транзит multicast и VoIP трафика абонентам6.Транспорт трафика мобильной сети и синхронизации – mobile backhaul.7.Обеспечение параметров QoS для трафика клиентов (PQ,WRR, Policiers, очереди), отдельно управляющего трафика.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
