provinet : uma plataforma para gerenciamento de redes virtuais programáveis

Wanderson Paim de Jesus Ricardo L. S., Oscar M. C. R. e Lisandro Z. G.

ProViNet: Uma Plataforma para Gerenciamento de Redes Virtuais Programáveis

Computer Networks UFRGS

SBRC – Maio de 2013 – Brasília/DF

SUMÁRIO

1.  MoOvação 2.  Problema 3.  Solução 4.  ProtóOpo 5.  Avaliação 6.  Considerações finais


1 ProViNet: Uma Plataforma para Gerenciamento de Redes Virtuais Programáveis

•  Computadores pessoais

•  Dispositivos móveis

•  Servidores

•  Coisas (IoT)

Borda das Redes de Computadores

MOTIVAÇÃO

INOVAÇÃO


Núcleo das Redes de Computadores

•  Routers

•  Switches

•  APs

MOTIVAÇÃO

INOVAÇÃO


Aplicações da Borda das Redes de Computadores

•  Fácil acesso •  Grande número de desenvolvedores •  Rápida implantação e disponibilização

Mais inovação

MOTIVAÇÃO

INOVAÇÃO


MOTIVAÇÃO

INOVAÇÃO

•  IPv6 •  BGP •  IPSec

•  MPLS •  Multicast •  QoS

Aplicações do Núcleo das Redes de Computadores

•  Difícil acesso •  Poucos desenvolvedores •  Implantação e disponibilização lentas

Menos inovação


MOTIVAÇÃO

BARREIRAS

•  Grandes modificações para adoção de novas soluções

•  LenOdão no processo de padronização

•  Dependência no interesse comercial dos fornecedores de equipamentos de rede

•  Hardware e so_ware proprietários no núcleo das redes


MOTIVAÇÃO

VISÃO HISTÓRICA

•  Redes AOvas (PSOUNIS,1999)

•  Open Signaling (CAMPBELL et al., 1999)

•  Node OperaOng Systems

•  Click Modular Router (MORRIS et al., 1999)

•  Cisco AON

•  Juniper JunOS SDK

•  OpenFlow (MCKEOWN et al., 2008)

•  So_ware-‐Defined Networking (MCKEOWN, 2009)

SUMÁRIO




PROBLEMA

DESCRIÇÃO

Sistema Operacional de Rede

vSwitch

pSwitch

App App App Acesso

Usuários Finais X


PROBLEMA

PROPOSTAS

•  ProtoGENI (FLACK)


PROBLEMA

PROPOSTAS

•  OFELIA Control Framework


PROBLEMA

PROPOSTAS

•  XenServer Distributed Virtual Switch Controller

SUMÁRIO




SOLUÇÃO

CONCEITUAL

Virtualização de Redes

Programabilidade de Redes

Computação em Nuvem

Redes Definidas por So_ware


SOLUÇÃO

CONCEITUAL

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Sistema Operacional de Rede

vSwitch

pSwitch

App App App


SOLUÇÃO

ARQUITETURA

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Slices da RVP

Pool de Controle

Pool de Execução

Controle de Usuários Usuário

Controle de AplicaOvos Servidor

DNS Provedor de Infraestrutura

Virtual

Web GUI

Controle de Slices e Referências

VXDL

a

b

c Módulo de

Administração Administrador

d


SOLUÇÃO

Provimento de Rede Virtual

Slices da RVP

Pool de Controle

Pool de Execução




Virtual

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d


SOLUÇÃO

PROVIMENTO

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Slices da RVP

Pool de Execução




Virtual

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d


SOLUÇÃO

PROVIMENTO

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Pool de Controle

Slices da RVP

Pool de Execução




Virtual

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d


SOLUÇÃO

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Pool de Controle

PROVIMENTO

Slices da RVP

Pool de Execução




Virtual

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d


SOLUÇÃO

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Pool de Controle

PROVIMENTO

hop://usuario1.provinet.local


SOLUÇÃO

Programação de Rede Virtual

Slices da RVP

Pool de Execução




Virtual

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d


SOLUÇÃO

Pool$de$Execução$

Pool$de$Controle$

Slices$

1$

2$ SBAPI

NBAPI

Usuário Final

Pool de Controle

PROGRAMAÇÂO


SOLUÇÃO

ABORDAGEM

Pool$de$Controle$

...

Formato de chamada REST (http://<referenciacontrolador>/<serviço>)

Pool$de$Execução$

...

Hypervisor Hypervisor

Exemplo: http://user1.provinet.local/getTopology

Exemplo: http://user2.provinet.local/sw/1/setFlow

user1.provinet.local : 192.168.1.20, 192.168.1.21 <nome> : <IP-do-controlador-principal>, <secundário>,...

user2.provinet.local : 192.168.1.30, 192.168.1.31

...

...

...

Máquinas virtuais rodando o(s) controlador(es)

.20

Máquina virtual rodando o aplicativo do usuário

Slice do user1

.21

.30 .31

Servidor de DNS

SBAPI

NBAPI Slice do user2


SOLUÇÃO

VANTAGENS

Pool$de$Controle$

...


Pool$de$Execução$

...






...

...

...


.20


Slice do user1

.21

.30 .31

Servidor de DNS

SBAPI


Isolamento


SOLUÇÃO

VANTAGENS

Pool$de$Controle$

...


Pool$de$Execução$

...






...

...

...


.20


Slice do user1

.21

.30 .31

Servidor de DNS

SBAPI


Balanceamento de Carga


SOLUÇÃO

VANTAGENS

Pool$de$Controle$

...


Pool$de$Execução$

...






...

...

...


.20


Slice do user1

.21

.30 .31

Servidor de DNS

SBAPI


Tolerância a Falha

SUMÁRIO




PROTÓTIPO

TECNOLOGIAS

Slices da RVP

Pool de Controle

Pool de Execução



DNS HyFS

Web GUI


VXDL

a

b

c Módulo de


d

Bootstrap

BIND

SUMÁRIO




AVALIAÇÂO

CASO de ESTUDO 5 Parte 1 – Provimento

VXDL

Controladores 2 Topologia da rede virtual 7 switches e 4 hosts


AVALIAÇÂO

CRIAÇÃO de SLICES

Instanciação de 2 controladores 12,82s

Provimento da Infra (PIV) 57,81s

Configuração dos Subdomínios 0,04s

Total 70,67s

5


AVALIAÇÂO

CASO de ESTUDO 5 Parte 2 – Programação

•  Chamada entre o Pool de Execução e o de Controle

•  h8p://provinet.local/wm/core/controller/switches/json

Controladores [1 – 5] Topologia da rede virtual 7 switches e 4 hosts


AVALIAÇÂO

Plano de Controle

20 40 60 80 100

1

2

3

4

5

6

7

8

Número de requisições

Tem

po (s

egun

dos)

12345

Número de Controladores

SUMÁRIO




CONSIDERAÇÕES FINAIS

VISÃO GERAL

•  Problema: Falta de acesso a usuários finais em redes virtuais

•  Hipótese: Aumentando o número de usuários aptos a propor e implantar soluções de rede, maior será a quanOdade de soluções inovadoras

•  Solução: Plataforma de gerenciamento de RVP

•  Contribuições:

•  Abordagem de gerenciamento do Plano de Controle

•  Arquitetura para coordenar a programação de RVP



TRABALHOS FUTUROS

•  Aprimorar metodologia de programabilidade

•  Explorar a alta disponibilidade no plano de controle

•  Executar avaliações qualitaOvas

•  Padronização de chamadas entre ProViNet e PIV

•  Promover o comparOlhamento de soluções



TRABALHOS FUTUROS

•  Prateleiras de serviços de rede virtual

IPv8

Usuários Finais



FOLLOWING ProViNet

•  Wanderson P. J., Juliano A. W., Lisandro Z. G. (2013). ProViNet – An Open Plauorm for Programmable Virtual Network Management. Em Proceedings of 37th IEEE Computer SoGware and ApplicaIons Conference (COMPSAC 2013)

•  hop://github.com/computer-‐networks-‐ufrgs/provinet

•  hop://www.futureinternet.br

•  YouTube: “ProViNet – SDN Management Plauorm”


[email protected]

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