Internet do Futuro - Definida por Software

Apresentação em tema: "Internet do Futuro - Definida por Software"— Transcrição da apresentação:

1 Internet do Futuro - Definida por Software
Alextian Bartholomeu Liberato Diego Mafioletti

2 Estrutura da Apresentação
Internet e Datacenters Rede Definida por Software Desafios Princípios Ambiente Virtual - Moodle Demonstração/Visita Resultados Esperados!

3

4 Datacenters

5 Arquiteturas Datacenters

6 Arquiteturas Datacenters
Os servidores desempenham um papel duplo: execução das aplicações e também a retransmissão do tráfego entre os servidores. Fonte: COUTO et al., 2012

7 Comoditização de Datacenters
Duas abordagens InfiniBand Comoditização Fonte: TOP500, 2013

8 Requisitos de Datacenters
Agilidade Escalabilidade Tolerância a Falhas Múltiplos Caminhos Configuração Automática Custo

9 Técnicas de Encaminhamento
Encaminhamento Ethernet Encaminhamento Híbrido IP/Ethernet VLAN MPLS

10 Redes Definidas por Software - SDN
Fonte: Adaptado (ONF,2012)

11 OpenFlow Fonte: Sherwood et al. 2009 OpenFlow fornece um protocolo aberto para programar as tabelas de encaminhamento dos equipamentos da rede.

12 OpenFlow Virtualização de rede Distribuição de Rotas
Fonte: McKeown et al. 2008 Algumas vantagens Virtualização de rede Distribuição de Rotas Visualização da Rede

13 OpenFlow Fonte: Shourmasti, 2013

14 OpenFlow Fonte: Shourmasti, 2013

15 OpenFlow Features Fonte: Shourmasti, 2013

16 Desafios Tecnologias: Spanning Tree, VLAN, criação de sub-redes..
Técnicas de encaminhamento: Não oferecem desempenho, agilidade e flexibilidade.. Virtualização de Servidores: Permitir múltiplas máquinas virtuais (VMs). Equipamento de prateleira: Switches de baixo custo não fornece, desempenho, escalabilidade e tabela de encaminhamento.

17 Desafios Estas limitações não são resolvidas apenas aumentando a capacidade do enlace; Característica ausente (SDN x DCN): Gerenciamento do datacenter Gerenciamento de processamento computacional e armazenamento Operações diretas na rede

18 Princípios do Projeto de uma Arquitetura de Datacenter Programável
A hipótese é que se for construída uma arquitetura para DC empregando-se os seguintes princípios: Separação do plano de controle do plano de dados Controle centralizado Separação da computação de rotas do tratamento de falhas Roteamento na origem e Separação semântica nos endereços (identificador e localizador) Então o DC será programável provendo a flexibilidade exigida pelas aplicações com garantias de desempenho e baixo custo.

19 Princípio 1 Separação do Plano de Controle do Plano de Dados:
Utiliza protocolo aberto (OpenFlow); Permite prototipação, inclusive com rede em produção; “Sistema Operacional de Rede” é separado do plano de dados (encaminhamento); Inovação.

20 Detalhe Princípio 1 Aplicação2 Aplicação1 Aplicaçãon Plano de Controle
Dados OpenFlow S1 S2 S3

21 Controle Centralizado:
Princípio 2 Controle Centralizado: Visão centralizada no datacenter; O controlador: (i) calcular todas as rotas entre cada par de hosts (conjunto), e (ii) instalar regras de encaminhamento nos comutadores.

22 Detalhe Princípio 2 Controlador

23 Princípio 3 Separação da Computação de Rotas do Tratamento de Falhas:
Separação de cálculo das rotas (na topologia implantada) do tratamento de falhas (quando ocorrem mudanças no estado dos enlaces); Ignorar todas as mudanças de estado e apenas recalcular caminhos quando ocorrerem mudanças de topologia.

24 Detalhe Princípio 3 Controlador s d

25 Princípio 4 Roteamento Embarcado na Origem:
Rota definida no cabeçalho do pacote. Simplifica o núcleo ( baixa latência e maior throughput). Escalabilidade no plano de dados tornando os elementos de encaminhamento sem estado.

26 Detalhe Princípio 4 Roteamento Plano! Controlador S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
Pacote Pacote

27 Princípio 5 Separação Semântica nos Endereços (Identificador e Localizador): Em essência, separar o localizador do identificador de modo que seja transparente para os hosts e compatível com o hardware existente.

28 Detalhe Princípio 5 (MAC = PORTA) (MATCH = ACTION) (MAC + IP) Servern
VM1 VM2 VM3 VMn 01001 01002 01002 0100n PMAC

29 Ambiente - Moodle http://col.ifes.edu.br/moodle/

30 Demostração

31 Resultados Esperados QoS!
Projetar uma arquitetura que permita detectar fluxos “elefantes” e tratá-los de forma diferente dos outros fluxos “ratos”, como por exemplo, utilizando caminhos codificados na origem [Ramos et al. 2013] exclusivos para os mesmos, livrando-o do congestionamento. Inclusive de forma preventiva, pois esta rotas já serão definidas na inicialização da topologia; QoS!

32 Resultados Esperados Integração!
Virtualizar a rede no datacenter, tendo em vista que as redes utilizarão a mesma infraestrutura física (hardware) para várias VMs, possibilitando inclusive a integração com OpenStack para migração de servidores virtuais [Corradi et al. 2012] Integração!

33 Resultados Esperados Mensurar a escalabilidade do controlador, pois e mesmo ficará, a priori, disponível para questões de gerenciamento rede do datacenter; Desempenho!

34 Resultados Esperados Desempenho!
Avaliar o melhor modelo de roteamento para uma certa característica topológica, tais como Fat tree [Al-Fares et al. 2008c], DCell [Guo et al. 2008], e Bcube [Guo et al ] quando sujeito a falhas. As métricas que serão consideradas levam em conta os tempos de reconfiguração, a latência de comunicação, a vazão, etc. Desempenho!

35 Finalizando! INOVAÇÃO!! Comoditização!
Finalmente, espera-se contribuir nos estudos sobre SDN aplicadas em redes de datacenter utilizando equipamentos comoditizados. Criando um modelo aberto e eficiente desta proposta de forma a permitir sua reprodução em diversos cenários, tanto acadêmico quanto comercial. INOVAÇÃO!! Comoditização!

36 We are in the early stages of an intellectual voyage
We are in the early stages of an intellectual voyage. We should keep our minds open while charting our course. [Scott Shenker]

37 Obrigado!

38 Referências TOP500 (2013). Top500 supercomputer sites. Website. Shourmasti, Komail Shahmir, Stochastic Switching Using OpenFlow, Master of Telematics - Communication Networks and Networked Services - Norwegian University of Science and Technology, 2013. McKeown, N., Anderson, T., Balakrishnan, H., Parulkar, G. M., Peterson, L. L., Rexford, J., Shenker, S., and Turner, J. S. (2008). Openflow: enabling innovation in campus networks. Computer Communication Review, 38(2):69–74. ONF, O. N. F. (2012). Openflow switch specification version (wire protocol 0x04). Website. specifications/openflow/openflow-spec-v1.3.0.pdf. COUTO, R. D. S., CAMPISTA, M. E. M., AND COSTA, L. H. M. K. Uma avaliação da robustez intra data centers baseada na topologia da rede. In SBRC 2012, Ouro Preto, MG,2012.