Многопоточная маршрутизация в SDN Евгений Чемерицкий, Евгений Степанов, ЦПИКС
Download as PPTX, PDF1 like659 views
Документ охватывает многопоточную маршрутизацию в программно-конфигурируемых сетях, обсуждая концепции, такие как MP TCP и SDN. Рассматриваются различные модели управления качеством сервиса и распределения ресурсов для оптимизации сетевой производительности. Подчёркивается важность адаптивного подхода к маршрутизации и управлению потоками данных, чтобы сократить внутреннюю фрагментацию ресурсов.
Многопоточная маршрутизация в SDN Евгений Чемерицкий, Евгений Степанов, ЦПИКС
- 1. МНОГОПОТОЧНАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ В ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЯХ Евгений Чемерицкий Евгений Степанов Центр Прикладных Исследований Компьютерных Сетей Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
- 2. Многопоточная маршрутизация A B C D Destination Gateway Metric B C 1000 B D 1200
- 5. Multi Path TCP (MP TCP) ISP 1 ISP 2
- 6. Устройство MP TCP Standard socket API Multi Path TCP TCP subflow TCP subflowTCP subflow Application Layer Transport Layer Network Layer Packet Scheduling & Reordering
- 7. MP TCP в проводных сетях Традиционные маршрутизаторы выбирают пути передачи данных на основе IP адерсов Маршрутизация на уровне TCP возможна, но подпотоки могут пойти по одному маршрутом
- 8. MP TCP & SDN SDN Controller SYN Контроллер извлекает опции TCP заголовка, детектирует открытие нового MP TCP соединения и прокладывает *кратчайший* маршрут
- 9. MP TCP & SDN SDN Controller SYN Контроллер извлекает опции TCP, детектирует открытие нового подпотока для известного MP TCP соединения и прокладывает *альтернативный* маршрут.
- 10. Контроллер может прокладывать маршруты с учётом состояния сети SDN Controller Маршруты одного соединения не должны пересекать одни и те же точки перегрузки
- 11. Качество Сервиса • Приложения предъявляют новые требования к качеству серсиса сети – Растёт число сетевых приложений – Увеличивается разнообразие требований • Для борьбы с перегрузками используется экстенсивное наращивание ресурсов – Широкие каналы, быстрые коммутаторы – Неэффективность планирования ресурсов приводит к использованию «грубой силы»
- 12. Проблема низкой утилизации Ресурсы Время Приложение способно использовать Приложению непременно требуется Сеть работает правильно, пока каждое приложение получает необходимое количество ресурсов Чтобы обеспечить ресурсами все приложения сеть без управления качеством сервиса должна выполнять наибольшие запросы приложений Ресурсы, которые можно забрать и поделить Внутренняя фрагментация ресурсов
- 13. 1. Модель Integrated Services • Резервирует ресурсы элементов сети вдоль маршрутов передачи потоков данных • Низкая утилизация из-за внутренней фрагментации ресурсов сети
- 14. 2. Модель Differentiated Services • Разделяет потоки данных на классы и выделяет на обработку каждого из них долю ресурсов на каждом коммутационном устройстве сети • Ограниченный и косвенный контроль за качеством обслуживания конкретных потоков F1 F1 F2 F2 F3 F3
- 15. 3. Модель централизованного планирования • Контроллер наблюдает за сетью и динамически вырабатывает *оптимальное* распределение ресурсов сети между потоками данных • Планирование распределения ресурсов –задача многокритериальной оптимизации F1 F1 F2 F2 F3 F3
- 16. 4. Модель многопоточной маршрутизации • MP TCP агенты самостоятельно определяют количество подпотоков, необходимое для корректной работы приложения • Контроллер выполняет роль арбитра и ограничивает активность MP TCP агентов • Решение по принципу «разделяй и властвуй» F1 F1 F2 F2 F3 F3
- 17. Условие открытия потока 1. Скорость передачи меньше желаемой/положенной Time Bytes ACK
- 18. Условие открытия потока 1. Скорость передачи меньше желаемой/положенной 2. Приложение передаёт больше, чем принимает сеть Time Bytes ACK 𝑉𝑏𝑢𝑓 𝑉𝑏𝑢𝑓 max Used Buffer Max Buffer
- 19. Условие открытия потока 1. Скорость передачи меньше желаемой/положенной 2. Приложение передаёт больше, чем принимает сеть Time Bytes ACK 𝑉𝑏𝑢𝑓 𝑉𝑏𝑢𝑓 max Used Buffer Max Buffer
- 20. Алгоритм адаптивного изменения количества потоков N 𝑇𝐶O 𝑇𝑂 C𝑡 𝑐 − 𝑡 𝑠 ≥ Δ 𝑡 𝑂 𝑡 𝑐 − 𝑡 𝑠 ≥ Δt C 𝑂𝑝𝑒𝑛𝑒𝑑(𝑝) 𝐶𝑙𝑜𝑠𝑒𝑑(p)𝑉𝑐 − 𝑉𝑠 > Δ 𝑣 𝑂 𝐶 𝐶𝑙𝑜𝑠𝑒𝐶 𝑂𝑝𝑒𝑛 𝑉𝑐 − 𝑉𝑠 < Δ 𝑣 𝐶
Editor's Notes
- #12: There are a lot of applications that imply some specialized requirements to the quality of network connections. These application are not exotic, they are around us. For example, video streaming requires a certain bandwidth and an upper bounded delay. The class of interactive applications cover new areas and extend its scope. The number of their users constantly increase either. And how do networks countervail the increasing requirements of network application? There is a popular point of view, that the only feasible way to solve the problem is to increase the raw power of the network. Replace existing switches with the faster ones, increase the bandwidth of the links and so on. And apply this idea until all the requirements are met.
- #13: We consider this approach rather inefficient at least from a point of view of a pure rationality. Make a brief look at a usual network application. It operates properly, if it acquired at least a certain amount of resources. A small remark. Of course, the network resources may have different importance, may be located at different points of the network, and be different by their nature. So they are often not comparable to each other. Still, I will explain the idea using the graph at the slide. It contains two graphics: the red one show the dependence of critical application requirements on time. The purple one represents the maximum amount of resources the application is actually able to obtain. Now, remember the network operates correctly, if it meets the critical requirements of each application. However, if we do not use any quality of management tools, each application will acquire as much resources, as possible. Thus, some application may get a much higher amount of resources than they actually required, and some application may be suffocated. So, to provide all applications with the required amount of resources, network should provide such a large overprovisioning as to give each application as much resources as it could take. So, there are a lot of resources to take and share, there exists an internal resource fragmentation. As you can see, networks have a high overprovisioning and a low level of utilization as a result.
- #14: What are our options to surmount this problem? There are several models of quality of service management. A model of Integrated services reserves resources for a given flow at each network element of the network. Well, this approach is unable to overcome internal fragmentation of resources. And actually, it makes the network obey the needs of applications and ignores the needs of those people who provides the infrastructure. Moreover, this solution is hard to scale. Differentiated services, in opposite, implements quality of service in such a way as to be convenient to infrastructure owners. However, it provides only a limited possibilities to manage flow quality. Roughly speaking, current approaches to QoS have insufficient Control facilities or have an excessive implementation cost.