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Programa de Engenharia Elétrica - PEE/COPPE/UFRJ

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Extending OpenFlow for Unified Management and Control of Cloud Data Center Resources

Davide Adami, Barbara Martini, Gianni Antichi,

Stefano Giordano, Piero Castoldi

Artigo submetido para o CloudNet 2012

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Autores (Dados do Google Scholar)

• Davide Adami– Citations for 'Davide Adami ' : 1433– Cited Publications: 66– H-Index: 20

• Barbara Martini– Citations for 'Barbara Martini ' : 2522– Cited Publications: 100– H-Index: 27

• Gianni Antichi– Citations for 'Gianni Antichi ' : 85– Cited Publications: 15– H-Index: 4

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Autores (Dados do Google Scholar)

• Stefano Giordano– Citations for 'Stefano Giordano ' : 4178– Cited Publications: 102– H-Index: 31

• Piero Castoldi– Citations for 'Piero Castoldi' : 1998– Cited Publications: 101– H-Index: 16

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Introdução

• Aumento da complexidade dos Data Centers– Proliferação de aplicações em Nuvem– Avanços nas tecnologias de virtualização

• Aumento da dinamicidade das cargas atendidas– Elasticidade Recursos de acordo com a carga

• Desafio Organização de Data Center– Maior largura de banda agregada possível– Menor latência na comunicação– Necessidades de tráfego heterogêneas entre VMs

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Introdução

• Proposta – OpenFlow-Based Virtualization-aware Networking

(OFVN)– Nova funcionalidade de rede

• Consciente do uso da virtualização em Data Center• Voltada para aplicações em nuvem• Aplicação de ações de Engenharia de Tráfego• Utilização da tecnologia OpenFlow

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Data Center Legado vs. Nova Funcionalidade de Rede

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Motivação

• Infraestrutura do Data Center– Estática dedicada a aplicações individuais, cada

aplicação tem seus próprios recursos físicos e as próprias ferramentas de gestão

– Propostas existentes• Mudanças na topologia dos Data Centers• Não consideram a dinamicidade das cargas e exigência

de Engenharia de Tráfego−Padrões de interação entre os diferentes

componentes da aplicação

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Motivação

• Aumento do número de nós nos Data Centers– Aumento do número de comutadores Ethernet

necessários para interligar os servidores – Diferentes soluções de interconexão são adoptadas

• Mais comum árvore multi-nível−Vantagens

• Redução o custo da rede e consumo de energia contida

−Desvantagens• Projetada para atender uma capacidade a cima da

necessária• Largura de banda limitada está disponível para a

comunicação entre servidores em um mesmo rack• Dificuldade em realizar a paralelização de tarefas

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Proposta

• Plataforma de redes consciente da virtualização e baseada em OpenFlow (OFVN)– Objetivos

• Melhorar a arquitetura de Centro de Dados em nuvem • Práticas avançadas de Engenharia de Tráfego

−Conjunto os requisitos de recursos de rede + TI• Eficiência otimização da alocação de recursos de TI

−Colocação de VM• Perfil de tráfego da aplicação + troca de dados entre

máquinas virtuais + estado dos recursos de rede

−Otimização periódica dos fluxos de tráfego através dos nós do Centro de Dados • Banda utilizada nos enlaces garantindo a eficiente

comunicação entre máquinas virtuais.

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Proposta

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Arquitetura OFVN

• Recursos– Elasticidade e escalabilidade– Capacidade de suportar a migração de carga de

trabalho para rápido balanceamento de carga ou resiliência

– Eficiência na utilização de recursos e de túneis– Sistema de virtualização de rede capaz de fornecer

comunicação eficiente entre máquinas virtuais

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Testbed

• Arcabouço usado para o desenvolvimento do OFVN – Aprovado na segunda chamada aberta adicional ao

projeto europeu OFELIA

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Desafios

• Principal desafio escalabilidade em relação ao aumento da carga de tráfego no Centro de Dados– Rede OpenFlow

• Encaminhamento de pacotes plano de dados (comutador) + decisões de alto nível de roteamento (controlador centralizado)

−Controlador servidor padrão centralizado• Elemento único e centralizado

– Complexidade das políticas de encaminhamento• Solução

– Aplicação de metodologias probabilísticas para elaborar as informações de estado da rede

– Tomada de decisão baseados em políticas – Alívio da carga computacional exigida do controlado

• Precisão aceitável de inspeção de pacotes

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Conclusão

• OpenFlow-based Virtualization-aware Networking (OFVN)– Linhas gerais de projeto

• Controle e gerenciamento de redes para Data Centers em nuvem

• Objetivos do OFVN– Posicionamento ótimo das máquinas virtuais– Garantia de comunicação otimizada entre VMs– Reorganização do tráfego de dados no Data Center

• Migração de VMs

– Escalabilidade da solução• Metodologias probabilísticas de definição de fluxos• Tomada de decisões baseadas em políticas

−Redução do custo computacional + manutenção da precisão

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Programa de Engenharia Elétrica - PEE/COPPE/UFRJ

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Extending OpenFlow for Unified Management and Control of Cloud Data Center Resources

Davide Adami, Barbara Martini, Gianni Antichi,

Stefano Giordano, Piero Castoldi

Artigo submetido para o CloudNet 2012