RESISTING: Um Novo Mecanismo de Fast-Reroute com Distribuição de Pacotes em Switches Programáveis P4

  • Daniel B. de Lima Unicamp
  • Francisco G. Vogt Unicamp
  • Alan T. da Silva Unicamp
  • Christian E. Rothenberg Unicamp

Resumo


Os mecanismos de Fast-Reroute (FRR) operam na recuperação de falhas em diversas arquiteturas de redes, prevenindo a degradação dos fluxos de pacotes das aplicações. Os trabalhos que suportam mecanismos de FRR na arquitetura de switches programáveis na linguagem Programming Protocol-independent Packet Processor (P4) aplicam uma abordagem de recuperação de falhas sem considerar um método de distribuição de fluxos de pacotes. Deste modo, essas soluções não contribuem para um uso eficiente dos recursos de banda, que pode causar sobrecarga nos links durante a recuperação de cenários drásticos de falhas. O presente trabalho propõe RESISTING como um novo mecanismo de FRR Equal-Cost Multi-Path (ECMP) para switches programáveis em P4, oferecendo balanceamento dos fluxos de pacotes durante a recuperação de falhas. O mecanismo de recuperação proposto é comparado ao Primitive for Reconfigurable Fast Reroute (PURR) – mecanismo considerado o estado da arte – durante os eventos de uma, duas e três falhas. Os resultados mostram que o método proposto não apresenta perda de fluxos de pacotes durante a avaliação experimental, ao passo que o PURR apresenta perdas a partir de duas falhas simultâneas.

Referências

Al-Fares, M., Loukissas, A., and Vahdat, A. (2008). A scalable, commodity data center network architecture. page 63.

Alizadeh, M. and Edsall, T. (2013). On the data path performance of leaf-spine datacenter fabrics. In 2013 IEEE 21st Annual Symposium on High-Performance Interconnects, pages 71–74.

Bosshart, P., Daly, D., Gibb, G., Izzard, M., McKeown, N., Rexford, J., Schlesinger, C., Talayco, D., Vahdat, A., Varghese, G., and Walker, D. (2014). P4: Programming protocol-independent packet processors. ACM SIGCOMM CCR, 44(3):87–95.

Chiesa, M., Kamisiński, A., Rak, J., Rétvári, G., and Schmid, S. (2021). A survey of fast-recovery mechanisms in packet-switched networks. IEEE Communications Surveys Tutorials, 23(2):1253–1301.

Chiesa, M., Sedar, R., Antichi, G., Borokhovich, M., Kamisiński, A., Nikolaidis, G., and Schmid, S. (2019). PURR: a primitive for reconfigurable fast reroute. In Proceedings of the 15th International Conference on Emerging Networking Experiments And Technologies, CoNEXT ’19, pages 1–14.

Figueira, M. and Vasconcelos, D. E. (2011). Emprego de resiliência na gerência de redes. In Revista Militar de Artigos Ciência e Tecnologia, volume XXXIII, pages 32–41, Rio de Janeiro.

Greenberg, A., Hamilton, J. R., Jain, N., Kandula, S., Kim, C., Lahiri, P., Maltz, D., Patel, P., and Sengupta, S. (2009). Vl2: A scalable and flexible data center network. In SIGCOMM. Association for Computing Machinery, Inc. Recognized as one of ”the most important research results published in CS in recent years”.

Luz, G., Rocha, A., Almeida, L., and Verdi, F. (2022). Infarr: Um algoritmo para reroteamento rápido em planos de dados programáveis. In Anais do XL Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos, pages 154–167, Porto Alegre, RS, Brasil. SBC.

Merling, D., Lindner, S., and Menth, M. (2020). P4-based implementation of BIER and BIER-FRR for scalable and resilient multicast. Journal of Network and Computer Applications, 169:102764.

Omer, M., Nilchiani, R., and Mostashari, A. (2009). Measuring the resilience of the global internet infrastructure system. In 2009 3rd Annual IEEE Syscon, pages 156–162.

Sedar, R., Borokhovich, M., Chiesa, M., Antichi, G., and Schmid, S. (2018). Supporting Emerging Applications With Low-Latency Failover in P4. In Proceedings of the 2018 Workshop on Networking for Emerging Applications and Technologies, pages 52–57, New York, NY, USA. ACM.

Shand, M. and Bryant, S. (2010). IP Fast Reroute Framework. RFC 5714, RFC Editor https://www.rfc-editor.org/info/rfc5714.

Sivaraman, A., Kim, C., Krishnamoorthy, R., Dixit, A., and Budiu, M. (2015). Dc.p4: Programming the forwarding plane of a data-center switch. In Proceedings of the 1st ACM SIGCOMM SOSR, New York, NY, USA. ACM.

Zhang, M., Liu, B., and Zhang, B. (2008). Load-balanced ip fast failure recovery. In Akar, N., Pioro, M., and Skianis, C., editors, IP Operations and Management, pages 53–65, Berlin, Heidelberg. Springer Berlin Heidelberg.
Publicado
26/05/2023
LIMA, Daniel B. de; VOGT, Francisco G.; SILVA, Alan T. da; ROTHENBERG, Christian E.. RESISTING: Um Novo Mecanismo de Fast-Reroute com Distribuição de Pacotes em Switches Programáveis P4. In: WORKSHOP DE GERÊNCIA E OPERAÇÃO DE REDES E SERVIÇOS (WGRS), 28. , 2023, Brasília/DF. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2023 . p. 99-112. ISSN 2595-2722. DOI: https://doi.org/10.5753/wgrs.2023.755.