Balanceamento Dinâmico de Carga para Funções Virtuais sobre Comutadores OpenFlow Heterogêneos

Resumo


Implementar uma função virtual de rede através de regras distribuídas entre comutadores SDN programáveis possibilita a adoção eficiente do NFV em cenários que necessitem de processamento escalável de pacotes. Nesse sentido, propomos um arcabouço de balanceamento dinâmico de carga para funções virtualizadas sobre comutadores OpenFlow heterogêneos, acompanhado de duas políticas de balanceamento. A política estática distribui novos fluxos aleatoriamente entre os comutadores. A política dinâmica considera as especificidades dos comutadores (em hardware e em software) na alocação inicial dos fluxos e posterior realocação dos mesmos, para melhor aproveitamento dos recursos disponíveis. Avaliamos o arcabouço experimentalmente, sob diferentes níveis de carga. Os resultados confirmam a eficiência do arcabouço mesmo em um cenário com sobrecarga de tráfego, há um aumento da capacidade de processamento da função virtual em ≈ 27%.

Palavras-chave: Comutadores SDN, NFV, OpenFlow, política estática, política dinâmica

Referências

An, X., Kiess, W., e Perez-Caparros, D. (2014). Virtualization of cellular network EPC gateways based on a scalable SDN architecture. Em JEEE GLOBECOM.

Carpio, F., Dhahri, S., e Jukan, A. (2017). VNF placement with replication for load balancing in NFV networks. Em IEEE ICC.

Chaves, L. J., Eichemberger, V. M., Garcia, I. C., e Madeira, E. R. M. (2015). Integrating OpenFlow to LTE: some issues toward Software-Defined Mobile Networks. Em IFIPNTMS.

Chaves, L. J., Garcia, I. C., e Madeira, E. R. M. (2017). An adaptive mechanism for LTEP-GW virtualization using SDN and NFV. Em IEEE CNSM.

Costa, L. C., Vieira, A. B., de Britto e Silva, E., Macedo, D. F., Gomes, G., Correia, L. H. A., e Vieira, L. F. M. (2017). Performance evaluation of OpenFlow data planes. Em IFIP/IEEE IM.

ETSI NFV (2012). Network functions virtualisation: An introduction, benefits, enablers, challenges & call for action. White Paper.

Jamali, S., Badirzadeh, A., e Siapoush, M. S. (2019). On the use of the genetic programming for balanced load distribution in software-defined networks. Digital Communications and Networks. DOI: 10.1016/j.dcan.2019.10.002.

Kaur, S., Kaur, K., e Gupta, V. (2017). Implementing OpenFlow based distributed firewall. Em JEEE InCITe.

Kreutz, D., Ramos, F. M. V., Verissimo, P., Rothenberg, C. E., Azodolmolky, S., e Uhlig,S. (2015). Software-defined networking: A comprehensive survey. Proceedings of the IEEE, 103(1):14-76.

Laghrissi, A. e Taleb, T. (2019). A survey on the placement of virtual resources and virtual network functions. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 21(2):1409-1434.

Nguyen, X.-N., Saucez, D., Barakat, C., e Turletti, T. (2016). Rules placement problem in OpenFlow networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials,18(2):1273-1286.

Open Networking Foundation (2012). Software-Defined Networking: The new norms fornetworks. ONF White Paper.

Rodrigues, C. P., Costa, L. C., Vieira, M. A. M., Vieira, L. F. M., Macedo, D. F. eVieira, A. B. (2015). Avaliação de balanceamento de carga web em redes definidas por software. Em SBRC.

Wang, C., Spatscheck, O., Gopalakrishnan, V., Xu, Y., e Applegate, D. (2016). Towardhigh-performance and scalable network functions virtualization. JEEE Internet Com-puting, 20(6):10-20.

Yi, B., Wang, X., Li, K., k. Das, S., e Huang, M. (2018). A comprehensive survey of network function virtualization. Computer Networks, 133:212-262.

Zhang, J., Yu, F.R., Wang, S., Huang, T., Liu, Z., e Liu, Y. (2018). Load balancing in datacenter networks: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(3):2324-2352.
Publicado
07/12/2020
OLIVEIRA, João Victor G. de; BELLOTTI, Pedro C. P.; MOTTA, Rafael G.; OLIVEIRA, Roberto M. de; VIEIRA, Alex B.; CHAVES, Luciano J.. Balanceamento Dinâmico de Carga para Funções Virtuais sobre Comutadores OpenFlow Heterogêneos. In: WORKSHOP DE GERÊNCIA E OPERAÇÃO DE REDES E SERVIÇOS (WGRS), 25. , 2020, Rio de Janeiro. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2020 . p. 71-84. ISSN 2595-2722. DOI: https://doi.org/10.5753/wgrs.2020.12452.