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Onix Uma plataforma de desenvolvimento para controle distribuído.

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Apresentação em tema: "Onix Uma plataforma de desenvolvimento para controle distribuído."— Transcrição da apresentação:

1 onix Uma plataforma de desenvolvimento para controle distribuído

2 o Cloud computing – a evolução o Paradigma geral de controle o Provisão de serviços o Foco em lógica ao invés de infraestrutura introdução

3 o Modelo tradicional o Dificuldade o Criação de funções de controle o Exige criação de protocolo próprio o Envolvimento no aspecto baixo nível introdução

4 o Plataforma genérica o Controle em nível de rede o Abstração de distribuição de estado o Interface para desenvolvimento o “Abaixo a visão de baixo nível !”

5 introdução o Plano de controle | Plano de encaminhamento o Funções da plataforma o Coletar informações dos switches e... o... Distribuir o estado apropriado entre eles o Coordenar o estado entre servidores da plataforma o Prover uma API para desenvolvimento o Rede definida por software - SDN

6 introdução o Modelo RDS o Nova função implementada sobre a API o Dificuldades por conta da plataforma o De que forma? o Primitivas de distribuição de estado o Uso de técnicas consolidadas

7 o Mas......e os... Desafios! o Generalidade o Escalabilidade o Confiabilidade o Simplicidade o Desempenho introdução

8 o Componentes - Infraestrutura Física o Switches o Roteadores o Outros elementos de rede manipuláveis arquitetura

9 o Componentes - Conectividade o Canal de controle o In band x Out of band o Comunicação bidirecional o Protocolos padrão arquitetura

10 o Componentes - Onix o Sistema distribuído o Cluster de um ou mais servidores o Cada um  Uma ou mais instâncias da Onix o Responsabilidades o Habilitar lógica das aplicações o Operar sobre estados dos elementos o Disseminar estados arquitetura

11 o Componentes - Lógica de Controle o Codificada sobre a API o Determina comportamento da rede o Determina características da aplicação arquitetura

12 o API o “... útil e genérica...” o Visibilidade da rede o Ler e escrever estados o Modelo de dados o Elemento de rede  Objeto o Ler, escrever o NIB – Cópia da rede arquitetura

13 Node Port Link Forwarding Engine Forwarding Engine Host Network Forwarding Table Forwarding Table 1 n 1n21

14 o NIB (Network Information Base) o Mecanismo de replicação e distribuição o Mantém entidades de rede o Elementos de rede ou suas subpartes o Identificador global 128-bits o Atributos (chave-valor) o Métodos arquitetura

15 CategoriaFinalidade ConsultaBuscar por entidades. Criar, excluirCriar e excluir entidades. Acesso a atributosInspecionar e modificar entidades. NotificaçõesReceber atualizações sobre mudanças. Sincronização Esperar que atualizações sejam aplicadas no conteúdo dos elementos da rede e dos controladores. Configuração Configurar como os estados são importados e exportados da NIB. PullSolicitar que entidades sejam importadas sob demanda.

16 o NIB (Network Information Base) o Consulta direta o Notificações: adição, alteração ou remoção o Manipulação {entidades  estado da rede} o Operações assíncronas o Eventualmente! o Sem garantia de ordenação ou latência o Eficiência x Necessidade o Primitiva de sincronização - callback arquitetura

17 o NIB (Network Information Base) o NIB  Escalabilidade o Consistência ajustável o Detecção e resolução de conflitos o Sem mecanismo de bloqueio distribuído o {requisição, liberação} de acesso exclusivo o Dependência dos mecanismos de distribuição arquitetura

18 o Observações sobre aplicações o Escalabilidade o Frequência de atualização o Durabilidade o Consistência o Opções quanto a taxa de atualização ( ) Alta  Disponibilidade ( ) Baixa  Consistência e durabilidade mecanismo de distribuição

19 o Distribuição de estado entre instâncias Onix o Banco de dados replicado o Durabilidade o Consistência o Problema de desempenho o Dados com baixas taxas de mudança o API SQL o Suporte a Importação e Exportação o Transações o Mudanças Banco de Dados  NIB mecanismo de distribuição

20 o Distribuição de estado entre instâncias Onix o Distributed Hash Table o Disponibilidade o Consistência eventual o Armazenada em memória o Dados com altas taxas de mudança o Atualizações simultâneas o Estados inconsistentes o Aplicações resolvem o Evitam o conflitos ou atuação simultânea mecanismo de distribuição

21 o Gerenciamento de estado de elemento de rede o Não usa protocolo particular o Qualquer protocolo é aceito o Condição o Sincronização o {Estado atual da rede, NIB} o OpenFlow o {Evento, Operações}  Estados o Manipulados como entidades da NIB mecanismo de distribuição

22 o Consistência e Coordenação o NIB é o point dos dados o “Não mexe aqui!” o Aplicação declara que dados import./export. o Integração sem exigências o Estados inconsistentes são armazenados o Fonte específica o Inconsistência entre diferentes fontes o Aplicações dizem como vão resolver mecanismo de distribuição

23 o Consistência e Coordenação o Dois modos são disponibilizados: o Modo 1 o Entidades são classes C++ o Herança  lógica de detecção de inconsistência o Sem exposição a inconsistência o Mas.... E se acontece? o Mudanças inconsistentes ficam pendentes o ( ) Aplicadas na NIB ( ) Inválidas mecanismo de distribuição

24 o Consistência e Coordenação o Dois modos são disponibilizados: o Modo 2 o Resolução de conflito na importação o {Fonte do dado, NIB} mecanismo de distribuição

25 o Utilização da NIB determina o Propriedades de {escalabilidade, confiabilidade} o  número de elementos  exaurir memória o  número de eventos  saturar CPU escalabilidade e confiabilidade

26 o Escalabilidade o Particionamento o Agregação o Consistência e durabilidade escalabilidade e confiabilidade

27 o Escalabilidade o Suporte a três estratégias o Particionamento o Instância mantem parte atualizada da NIB o Menor número de eventos para processar o Agregação o Expõe subconjunto da NIB como um agregado escalabilidade e confiabilidade

28 o Escalabilidade o Consistência e durabilidade o Através de mecanismos de bloqueio e o Algoritmos de consistência ou o Detecção e resolução de conflitos o Alta durabilidade e consistência o Banco de dados o Volatilidade e tolerância a inconsistência o DHT escalabilidade e confiabilidade

29 o Confiabilidade o Gerência de falha: o Elementos de rede o Link o Instância Onix o Conectividade escalabilidade e confiabilidade

30 o Confiabilidade o Gerência de falha o Elementos de rede e link o Desviar tráfego de elementos problemáticos o Tempo mínimo: Disseminação + Recálculo o Instâncias Onix o Outra instância assume as responsabilidades o Gerenciamento redundante o Perda de atualização em atuação concorrente o Alterações {pode, não pode} ser sobrescrita? escalabilidade e confiabilidade

31 o Confiabilidade o Gerência de falha o Falha de conectividade o Distribuição de estado separada da topologia o Conectividade requerida o {Elementos de rede, Instância Onix} o {Instância Onix, Instância Onix} o Rede {gerenciamento, tráfego} separadas o Topologia física é conhecida pela Onix o {Encaminhamento estático, Multipathing} escalabilidade e confiabilidade

32 o linhas de código C++ o Bibliotecas de terceiros o Contém lógica para o Comunicação com elementos de rede o Gestão de informação na NIB o Framework para desenvolvedores o Comunicação por RPC sobre conexões IPC o Suporte a linguagens: C++, Python e Java implementação

33 o Módulos escritos com baixo acoplamento o Substituição sem recompilação o Interface deve permanecer a mesma o {Carga, descarga} dinâmica de componentes o Desenvolvedor deve expressar as dependências o Assegurar ordem apropriada de {carga, descarga} implementação

34 o Distributed Virtual Switch o Ambientes corporativos virtualizados o Switches  Baseados em software o Milhares ou dez. de milhares de VMs o Ambientes altamente dinâmicos o Criação, exclusão, migração on-the-fly o Distributed Virtual Switch (DVS) aplicações

35 o Distributed Virtual Switch o DVS provê abstração lógico de switch o Nas portas declaram-se políticas o Ligadas nas VMs pelo hypervisor o DVS assegura que o Políticas VMs o Nada de reconfiguração manual o Ok. Mas E A ONIX ? aplicações

36 o Distributed Virtual Switch o Onix não se envolve no encaminhamento o Invocada quando as VMs são: o Criadas, excluídas ou migradas o Pools o VMs tipicamente não migram entre pools o A lógica de controle particiona-se em pools o Uma instância Onix (1)  (1) Pool aplicações

37 o Distributed Virtual Switch o Configuração dos switches armazenadas no BD o Localização das VMs o Desconhecida entre instâncias Onix o Em caso de falha o Rede ainda pode operar o VMs dinâmicas no way ! aplicações

38 o Data centers virtualizados multi locatários o Responsabilidades da rede o Gerenciar a dinâmica de hosts o Isolar endereçamento e recursos o Ex.: Sobreposição de IP ou MAC o Aplicação baseada na Onix o Permite criar redes locatárias o Cada uma com configuração independente aplicações

39 o Data centers virtualizados multi locatários o Funções da lógica de controle o Estabelecer túneis entre hypervisor da mesmo rede o Particionar a rede entre instâncias Onix o Instância Onix o Gerencia subconjunto de hypervisors o Divulga seus pontos terminais na DHT o Outras instâncias o Configuram módulo importação DHT  NIB aplicações

40 o {Ambientes, Soluções, Protocolos} específicos o Exigem abordagem baixo nível o Onix o Abstração de nível físico o Foco em lógica o Facilidade de inclusão de novas técnicas o Facilidade de inclusão de novos algoritmos o Customização baixo nível em serviço sob demanda conclusão

41  1. Hurwitz, Judith, Bloor, Robin e Kaufman, Marcia. Cloud computing for dummies - HP Special Edition. Hoboken, NJ : Wiley Publishing, Inc,  2. Koponen, Teemu, et al., et al. Onix: A Distribuited Control Platform for Large- Scale Production Networks.  3. Tanenbaum, Andrew. Distribuited Systems, Principles and Paradigms. New Jersey : Prentice Hall,  4. Kurose, James F. e Ross, Keith W. Computer networking, a top-down approach featuring the Internet. 3ª. s.l. : Pearson,  5. Akella, Aditya. Multi-Path Routing: A Different Perspective. s.l. : Carnagie Mellon University.  6. Elmasri, Ramez e Navathe, Shamkant B. Fundamentals of database systems. s.l. : Pearson,  7. Mckeown, N., et al., et al. OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks. SIGCOMM CCR 38. 2,  8. Hunt, P., et al., et al. ZooKeeper: Wait-free Coordination for Internet-Scale Systems. Usenix Annual Technical Conference. Junho de referências

42 perguntas


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