МЕТОД ВЫБОРА КОНФИГУРАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПЛАТФОРМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОЙ ГОТОВНОСТИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЕЙ

  • Василий Николаевич Пашков Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова http://orcid.org/0000-0001-5783-4557

Аннотация

В работе рассматривается задача выбора конфигурации распределенной платформы управления (РПУ) с высокой степенью готовности для транспортных программно-конфигурируемых (ПКС) сетей. Для обеспечения устойчивости РПУ к единичным отказам контроллеров в рамках данной проблемы затрагиваются следующие аспекты: выбор размещения контроллеров РПУ в узлах транспортной ПКС сети, выбор основных и резервных контроллеров для каждого коммутатора сети с использованием наименьшего количества активных контроллеров распределенной платформы управления. В качестве критерия оптимизации размещения контроллеров рассматривается минимизация задержек на передачу управляющих сообщений между контроллером и коммутатором. В случае единичного отказа контроллера РПУ управление коммутаторами распределяется между исправными контроллерами таким образом, чтобы количество коммутаторов, управляемое одним контроллером, не превышало заданного максимального числа. Предлагается комплексный метод решения данной задачи, включающий в себя алгоритмы на графах, алгоритмы кластеризации и алгоритм решения задачи булевого линейного программирования, позволяющий выбрать размещение контроллеров РПУ в сети и конфигурацию основного и резервного контроллера для каждого коммутатора сети. Предложенный метод реализован в виде программного средства. Проведено экспериментальное исследование разработанного метода на топологиях реальных транспортных сетей.

Сведения об авторе

Василий Николаевич Пашков, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

программист, лаборатория вычислительных комплексов, кафедра автоматизации систем и вычислительных комплексов, факультет вычислительной математики и кибернетики

Литература

[1] Smelyanskiy R.L. Software defined networks. Open Systems.DBMS 2012; 9:15-26. Available at: https://www.osp.ru/os/2012/09/13032491 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[2] Open Networking Foundation. Software-Defined Networking: The New Norm for Networks. ONF White Paper. April 13, 2012. 12 p. Available at: http://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/white-papers/wp-sdn-newnorm.pdf (accessed 12.04.2018).
[3] Gude N., Koponen T., Pettit J., Pfaff B., Casado M., McKeown N., Shenker S. NOX: towards an operating system for networks. ACM SIGCOMM Computer Communication Review. 2008; 38(3):105-110. DOI: 10.1145/1384609.1384625
[4] Erickson D. The beacon openflow controller. Proceedings of the second ACM SIGCOMM workshop on Hot topics in software defined networking (HotSDN '13). ACM, New York, NY, USA, 2013. pp. 13-18. DOI: 10.1145/2491185.2491189
[5] Floodlight OpenFlow Controller. Available at: http://www.projectfloodlight.org (accessed 12.04.2018).
[6] Shalimov A. et al. The Runos OpenFlow Controller. Proceedings of 2015 Fourth European Workshop on Software Defined Networks (9 30 Sept.-2 Oct. 2015). Bilbao, Spain, 2015. pp. 103-104. DOI: 10.1109/EWSDN.2015.69
[7] Shalimov A., Zuikov D., Zimarina D., Pashkov V., Smeliansky R. Advanced study of SDN/OpenFlow controllers. Proceedings of the 9th Central & Eastern European Software Engineering Conference in Russia (CEE-SECR '13). ACM, New York, NY, USA, 2013. Article 1, 6 pages. DOI: 10.1145/2556610.2556621
[8] Tootoocian A., Ganjali Y. HyperFlow: A distribute control plane for OpenFlow. Proceedings of the 2010 INM conference / WREN workshop. 2010. Pp. 1 - 6. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/f7bd/dc08b9d9e2993b363972b89e08e67dd8518b.pdf (accessed 12.04.2018).
[9] Koponen T., Casado M., Gude N., Stribling J., et al., Onix: A distributed control platform for large-scale production networks. Proceedings of the 9th USENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI '10). USENIX, 2010. Vol. 10. Available at: https://www.usenix.org/event/osdi10/tech/full_papers/Koponen.pdf (accessed 12.04.2018).
[10] Dixit A., Hao F., Mukherjee S., Lakshman T.V., Kompella R. Towards an elastic distributed SDN controller. Proceedings of the second ACM SIGCOMM workshop on Hot topics in software defined networking (HotSDN '13). ACM, New York, NY, USA, 2013. pp. 7-12. DOI: 10.1145/2491185.2491193
[11] Yeganeh S.H., Ganjali Y. Beehive: Simple Distributed Programming in Software-Defined Networks. Proceedings of the Symposium on SDN Research (SOSR '16). ACM, New York, NY, USA, 2016. Article 4, 12 pages. DOI: 10.1145/2890955.2890958
[12] Berde P., Gerola M., Hart J., Higuchi Y., Kobayashi M., Koide T., Lantz B., O'Connor B., Radoslavov P., Snow W., Parulkar G. ONOS: towards an open, distributed SDN OS. Proceedings of the third workshop on Hot topics in software defined networking (HotSDN '14). ACM, New York, NY, USA, 2016. pp. 1-6. DOI: 10.1145/2620728.2620744
[13] Yeganeh S.H., Kandoo Y.G. A Framework for Efficient and Scalable Offloading of Control Applications. Proceedings of the First Workshop on Hot Topics in Software Defined Networks (HotSDN12). ACM, New York, NY, USA, 2012. pp. 19–24. Available at: http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2012/paper/hotsdn/p19.pdf (accessed 12.04.2018).
[14] Yap K.-K., Motiwala M., Rahe J., Padgett S., Holliman M., Baldus G., Hines M., Kim T., Narayanan A., Jain A., Lin V., Rice C., Rogan B., Singh A., Tanaka B., Verma M., Sood P., Tariq M., Tierney M., Trumic D., V. Valancius, Ying C., Kallahalla M., Koley B., Vahdat A. Taking the edge off with espresso: Scale, reliability and programmability for global internet peering. Proceedings of the Conference of the ACM Special Interest Group on Data Communication (SIGCOMM ’17). ACM, New York, NY, USA, 2017. pp. 432–445. DOI: 10.1145/3098822.3098854
[15] Open Networking Foundation TR-521, SDN Architecture 1.1 (Technical Reference), non-normative, type 2, issue 1.1, 2016. 59 p. Available at: https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/sdn-resources/technical-reports/TR-521_SDN_Architecture_issue_1.1.pdf (accessed 12.04.2018).
[16] Open Networking Foundation. OpenFlow Switch Specification, Version 1.5.1 (Protocol version 0x06). March 26, 2015. 283 p. Available at: https://www.opennetworking.org/wp-content/uploads/2014/10/openflow-switch-v1.5.1.pdf (accessed 12.04.2018).
[17] Pashkov V., Shalimov A., Smeliansky R. Controller failover for SDN enterprise networks. Proceedings of 2014 IEEE International Science and Technology Conference (Modern Networking Technologies) (MoNeTeC) (28-29 Oct. 2014). Moscow, Russia, 2014. pp. 1-6. DOI: 10.1109/MoNeTeC.2014.6995594
[18] Pashkov V. N. Development of a highly available control platform for software-defined networks. Proceedings of XIX International Conference on Computational mechanics and modern applied software systems (CMMASS'2015) (24-31 May, 2015). Alushta: Izd-vo MAI M, 2015. pp. 169–171. Available at: https://istina.msu.ru/download/45107482/1fn02v:vzOM-U0i3gPFH9mZ6kE9dpfHIfg/ (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[19] Vishnevskiy V. Theoretical foundations of computer network design. Moscow: The Technosphere, 2003. 512 p. (In Russian)
[20] Heller B., Sherwood R., McKeown N. The controller placement problem. Proceedings of the first workshop on Hot topics in software defined networks. (HotSDN '12). ACM, New York, NY, USA, 2012. p. 7-12. DOI: 10.1145/2342441.2342444
[21] Ying Zh., Neda B., Mallik T. On Resilience of Split-Architecture Networks. Proceedings of 2011 IEEE Global Telecommunications Conference - GLOBECOM 2011 (5-9 Dec. 2011). Kathmandu, Nepal, 2011. pp. 1-6. DOI: 10.1109/GLOCOM.2011.6134496
[22] Neda B., Ying Zh. Fast failover for control traffic in Software-defined Networks. Proceedings of 2012 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM) (3-7 Dec. 2012). Anaheim, CA, USA, 2012. pp. 2665-2670. DOI: 10.1109/GLOCOM.2012.6503519
[23] Ros F.J., Ruiz P.M. On Reliable Controller Placements in Software-Defined Networks. Computer Communications. 2016; 77:41-51. DOI: 10.1016/j.comcom.2015.09.008
[24] Ros F.J., Ruiz P.M. Five Nines of Southbound Reliability in Software-Defined Networks. Proceedings of the third workshop on Hot topics in software defined networking (HotSDN '14). ACM, New York, NY, USA, 2014. pp. 31-36. DOI: 10.1145/2620728.2620752
[25] Hock D., Hartmann M., Gebert S., Jarschel M., Zinner T., Tran-Gia P. Pareto-optimal resilient controller placement in SDN-based core networks. Proceedings of the 2013 25th International Teletraffic Congress (ITC) (10-12 Sept. 2013). Shanghai, China, 2013. pp. 1-9. DOI: 10.1109/ITC.2013.6662939
[26] Knight S., Nguyen H.X., Falkner N., Bowden R., Roughan M. The Internet Topology Zoo. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2011; 29(9):1765-1775. DOI: 10.1109/JSAC.2011.111002
Опубликована
2018-06-30
Как цитировать
ПАШКОВ, Василий Николаевич. МЕТОД ВЫБОРА КОНФИГУРАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПЛАТФОРМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОЙ ГОТОВНОСТИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЕЙ. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 14, n. 2, p. 355-367, june 2018. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/397>. Дата доступа: 17 dec. 2018 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.14.201802.355-367.
Раздел
Параллельное и распределенное программирование, грид-технологии