Диссертация (1144110), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

В стандарте определенны следующие типы групп:−все (all) — выполнить все инструкции из набора действий в группе. Этагруппа используется для пересылки пакетов групповой передачи (multicast) ишироковещательных сообщений (broadcast);−выделенный (select) — выполнить одну запись из набора действий вгруппе. Пакеты отправляются для обработки лишь в одну запись из наборадействий;−косвенный (indirect) — выполнение одного определенного набораинструкций из набора действий. Позволяет нескольким потокам или группамобъединится для выполнения определенного правила;128−отказоустойчивый (fast failover) — исполнить первую живую запись изнабора действий.

Каждое действие связано с определенным портом и/или группой,который управляет его статусом. Это позволяет управлять коммутатором безобращения к контроллеру. Эта группа должна обеспечивать корректноефункционирование сетевого устройства.При получении пакета устройство начинает поиск в таблице с номером нольи на основе поточной обработки может выполнять поиск в других таблицах(Рисунок 15). Выделение используемых параметров зависит от типа пакета.Пакет пришел.Начинаем с таблицы 0.ДаВыделен втаблице n?ДаОбновление параметров ивыполнение инструкций:- обновление инструкций;- обновление параметров;- обновление метадаты.Перейти ктаблице n?НетНетВ зависимости от настроек устройствавыполняется одно действие:- отправка на контроллер;- отбрасывание;- переход к следующей таблице потоков.Выполнениенаборадействий.Рисунок 15 — Алгоритм работы коммутатора ПКССетевой пакет соответствует записи в таблице потоков, если совпалиодноименные поля, используемые для поиска.

Если поле в таблице параметровимеет значение ANY, то ему соответствуют все возможные значения.Коммутатор должен применять набор инструкций и обновлять статистикутолько для наиболее приоритетных записей в таблице потоков, соответствующихданному потоку. При наличии нескольких записей с одинаковым приоритетом,действия коммутатора определяет производитель. Это случай может возникнуть втом и только том случае, когда контроллер никогда не устанавливал битNEVER_OVERLAP, но добавлял дублирование записей.

IP фрагменты должны129быть собраны до поточной обработки, если в настройках коммутатора установленфлаг OFPC_FRAG_REASM.Статистика может вестись для каждой таблицы потоков, портов, групп,очередей, потоков, групповых таблиц. В OpenFlow–совместимых устройствахведение статистики может быть реализовано в программном обеспечении иподдерживаться путем опроса аппаратных счетчиков, работающих в болееограниченном диапазоне.Каждая запись в таблице потоков содержит набор инструкций, которыевыполняются, в случае если пакет соответствует данной записи в таблице потоков.Эти инструкции приводят к изменению содержимого пакета, набора действийи/или поточной обработки сетевых пакетов.

Инструкции, реализуемые сетевымоборудованием, поддерживающим работу по протоколу OpenFlow:−Apply-Actions — применяет соответствующие действие, без внесениякаких- либо изменений в набор инструкций. Эта команда может быть использованадля модификации пакетов между двумя таблицами или выполнения несколькихдействий одного и того же типа;−Clear-Actions — осуществляет удаление всех инструкций в наборедействий;−Write-Actions — объединяет некоторый перечень инструкций в набордействий. Если инструкция данного типа уже существует в наборе действий, ееперезаписывают, иначе удаляют;−Write-Metadata — записывает информацию в поле метадаты с учетоммаски. Маска определяет, какие биты метадаты должны быть модифицированы;−Goto-Table — показывает номер следующей таблицы при поточнойобработке пакетов.

При этом идентификатор таблицы должен быть больше, чемномер у текущей таблицы. Данную инструкцию не могут включать записипоследней таблицы потоков.130Набор инструкций, связанных с записью из таблицы потоков, имеет неболее одной команды каждого типа. Инструкции выполняются в порядке,описанном выше.Коммутатор может отклонить запись из таблицы потоков, если она не всостоянии выполнить действия, ассоциированные с ней.

В этом случае коммутатордолжен сообщить о неподдерживаемой инструкции для потока. Таблицы потоковмогут не поддерживать все инструкции и правила выделения параметров.4.3 Метод приоритизации сетевых потоков данных в ПКСКрупномасштабная и сложная сетевая инфраструктура КФС должнафункционировать максимально производительно, это отчасти обеспечиваеттехнология ПКС, в рамках которой коммутаторы, осуществляющие передачуданных от взаимодействующих компонентов системы с использованием таблицсетевых потоков, расположенных на каждом коммутаторе.Однако с ростом числа компонентов КФС процедура сопоставлениясетевых потоков с таблицей маршрутизации каждого коммутатора становитсятрудоемкой операцией и производительность системы уменьшается. Дляповышения производительности среды сетевого обмена КФС на базе ПКСразработан способ управления сетевыми ресурсами и потоками данных впрограммно-конфигурируемой сети, который способен осуществлять контрольсостояния всех компонентов сетевой инфраструктуры.В основу разработанного и запатентованного способа положена задачауправлениясетевымиресурсамиипотокамиданныхвпрограммно-конфигурируемой сети и автоматической оценки эффективности управлениясетевым оборудованием.

Решение данной задачи обеспечивает:−повышение производительности программно-конфигурируемой сети;−повышение масштабируемости программно-конфигурируемой сети;−сокращениеконфигурируемой сети.ошибокадминистрированияпрограммно-131Эффект достигается за счет автоматизации оценки эффективностиуправлениясетевымиресурсамиипотокамиданныхпрограммно-конфигурируемой сети.Решение поставленной технической задачи обеспечивается в разработанномспособе тем, что реализуется изначальное конфигурирование сетевых ресурсов припомощи задания правил в таблицах сетевых потоков.

Это происходит послеполучения сетевого пакета нового типа.Способ обеспечивает также поддержание корректного состояния таблицсетевыхпотоковOpenFlowкоммутатороввовремяфункционированияпрограммно-конфигурируемой сети. Это достигается путем контроля состояниясетевыхресурсовиоценкиданногосостояниянаосноверасчетасреднеквадратичного отклонения.На начальном этапе работы программно-конфигурируемой сети главнойзадачей является задание конфигурации сетевых устройств, при помощи системыуправления программно-конфигурируемой сетью. Решение данной задачизаключается в определении способа формирования записей в таблицах сетевыхпотоков на основе расчета приоритета пакетов, принадлежащих данному сетевомупотоку.При обработке пакета, для которого нет соответствующих записей в таблицесетевых потоков на OpenFlow коммутаторе, сетевое устройство передает пакетсистеме управления программно-конфигурируемой сетью, которая принимает егои выделяет необходимую для создания новой записи в таблице сетевых потоковинформацию.Наследующемэтапесистемауправленияпрограммно-конфигурируемой сетью производит расчет приоритета данного сетевого потока исоздает запись в таблице сетевого устройства.Для обеспечения наиболее эффективной передачи данных системауправления программно-конфигурируемой сетью выделяет:−байт, отвечающий за характеристики передачи пакета;−байт ToS, содержащийся в IPv4-пакетах.132Предлагаемый способ формирования таблиц сетевых потоков дляпрограммно-конфигурируемой сети заключается в формировании данных таблицсетевых потоков на основе параметров передачи пакетов, а именно, параметровкачества обслуживания – QoS (Quality of Service).Системауправленияпрограммно-конфигурируемойсетьювыделяетследующие параметры передачи пакета:−приоритет пакета;−требование к задержке при передаче пакета;−требование к полосе пропускания при передаче пакета;−требование к надежности при передаче пакета.Для расчета приоритета записи в таблице сетевых потоков сетевогоустройстваиспользуетсявычислениеприоритетанаосновеметодамногокритериальной оптимизации.В качестве компонент вектора решений, обозначаемого ⃗ , используютсябиты ToS, а именно:−приоритет – первые три бита;−задержка – четвертый бит;−пропускная способность – пятый бит;−надежность – шестой бит.−Для дальнейшего описания работы способа вводятся следующиеобозначения: X1 — значение приоритета, X 2 — требования к задержке, X 3 —требования к пропускной способности, X 4 — требования к надежности.

Вкачестве целевых функций определены следующие функции, обозначаемые f1( x ) ,f 2 ( x ) , f3( x ) , f 4 ( x ) (формулы 18-14): X ,0 ≤ X 1 ≤ 2  1f1( x ) =  2 ⋅ X1 ,3 ≤ X1 ≤ 53 ⋅ X ,6 ≤ X ≤ 711(18)133f 2 ( x=) X1 ⋅ X 2f3( x=) X1 ⋅ X 3f 4 ( x=) X1 ⋅ X 4(19)(20)(21)Метод взвешенной суммы (формула 22) при формировании таблиц−сетевых потоков OpenFlow коммутаторов на основе протокола OpenFlowбазируется на четырех составляющих:F1( f ( x )) = w1 ⋅ f1( x ) + w2 ⋅ f 2 ( x ) + w3 ⋅ f3( x ) + w4 ⋅ f 4 ( x )(22)Таким образом, для задания приоритета записи в таблице потоков OpenFlowF(f(x )) .сетевого коммутатора используется значение функции 1В связи с тем, что каждая КФС обладает своими специфическимитребованиямикосуществлениюсетевоговзаимодействия,однозначноеопределение требований к передаче сетевых пакетов невозможно, в связи с тем, чтотакой подход значительно снижает эффективность передачи данных в программноконфигурируемой сети.Разработанный способ является универсальным за счет того, что для каждойсистемы сетевого взаимодействия могут быть определены свои значения весовыхкоэффициентов .

Определение весовых коэффициентов, для которыхпрограммно-конфигурируемая сеть обладает наиболее высокими показателямипередачи информации, может быть произведено эмпирически.Дляоценкиэффективностиуправлениясетевымиресурсами,инфраструктурой и потоками данных КФС используются критерии, на основекоторых можно обеспечить эффективность управления сетевой инфраструктуройпрограммно-конфигурируемой сети.Разработанная система критериев оценки эффективности управлениясетевыми ресурсами, инфраструктурой и потоками данных в программноконфигурируемой сети КФС на основе контроля QoS, приведена в таблице 2.134Данные критерии, используемые для оценки эффективности управленияпрограммно-конфигурируемой сетью, определяют требования к параметрампередачи сетевых пакетов, принадлежащих определенному потоку.Таблица 2 – Критерии оценки эффективности управления сетевыми ресурсамиКритерийПолосапропусканияЗадержка припередаче пакетаПараметры4-й бит байта ToS.

Характеристики

Список файлов диссертации