УПРАВЛІННЯ SDN-МЕРЕЖЕЮ ДАТА-ЦЕНТРІВ НА БАЗІ МОДИФІКОВАНОГО ПІДХОДУ DEVOFLOW
DOI:
https://doi.org/10.17721/AIT.2025.1.05Ключові слова:
Software-defined Networking, дата-центр, OpenFlow, Hedera, DevoFlow, elephant-flows, mice-flows, SDN-контролер, OpenFlow Switch, таблиця потоків.Анотація
Вступ. Досліджено особливості реалізації рівня управління SDN-мереж під час обслуговування різних за обсягом потоків дата-центрів на основі технології Hedera, протоколу OpenFlow та підходу DevoFlow. Розподіл функцій оброблення, збору статистичних даних та періодичності оновлення статистичних даних впливають як на обсяг службової інформації, так і на ефективність та оперативність управління щодо розподілу вхідного трафіка для балансування навантаження. Метою роботи є модифікація підходу Hedera за рахунок перерозподілу функцій класифікації потоків та адаптивного управління залежно від обсягу потока на рівні управління, а також розроблення алгоритму визначення допустимого часу надсилання статистичних даних від комутаторів на SDN-контролер.
Методи. Використано метод системного аналізу та декомпозиції для дослідження складних систем, методи збору даних про стан мережі, а також евристичні правила для визначення обсягу службового трафіка.
Результати. У результаті проведеного аналізу особливостей побудови і роботи таких технологій, як Hedera та DevoFlow, запропоновано модифіковану архітектуру побудови рівня управління та визначено основні функції програмних модулів, які дають змогу підвищити ефективність роботи SDN-контролерів. А саме, завдяки зміні порядку збору й оброблення службової інформації на обладнанні SDN-мережі дата-центрів і поверненню до централізованого типу управління.
Визначено підходи щодо класифікації вхідних потоків та їх розбиття на малі „mice-flows”, середні „medium-flows” і великі потоки „elephant-flows”, що дозволяє в подальшому використовувати багатошляхову маршрутизацію для ефективнішого використання ресурсів мережі. Також у цій статті запропоновано алгоритм визначення допустимого часу надсилання статистики від комутаторів (метод push-based), який враховує динаміку зміни навантаження в лініях у мережі, кількість активних сесій і базується на евристичному правилі обмеження обсягу службового трафіка.
Висновки. Розроблено модифіковану архітектуру рівня управління на базі підходу DevoFlow та визначено основні функції програмних модулів SDN-контролера мережі дата-центрів. Розроблено аналітичні залежності для визначення допустимого часу надсилання статистичних даних від комутаторів на SDN-контролер, які враховують поточний стан завантаженості мережі. А також проведено ряд експериментів для обґрунтування обраного методу отримання статистичних даних і підтвердження достовірності запропонованого алгоритму допустимого часу надсилання статистичних даних від комутаторів на SDN-контролер.
Завантажити
Посилання
Costa, L. C., Vieira, A. B., de Britto e Silva, E., Macedo, D. F., Vieira, L. F. M., Vieira, M. A. M., da Rocha Miranda, M., Batista, G. F., Polizer, A. H., Gonçalves, A. V. G. S., Gomes, G., & Correia, L. H. A. (2021). OpenFlow data planes performance evaluation. Performance Evaluation, 147. https://doi.org/10.1016/j.peva.2021.102194
Gilliard, E., Liu, J., Aliyu, A. A., Juan, D., Jing, H., & Wang, M. (2024). Intelligent load balancing in data center software‐defined networks. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 35(4). https://doi.org/10.1002/ett.4967
Globa, L., Skulysh, M., Romanov, O., & Nesterenko, M. (2019). Quality Control for Mobile Communication Management Services in Hybrid Environment. In Ilchenko, M., Uryvsky, L., Globa, L. (Eds.), Advances in Information and Communication Technologies: Vol. 560. Lecture Notes in Electrical Engineering
(pp. 76–100). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-16770-7_4
Romanov, O., & Mankivskyi, V. (2019). Optimal Traffic Distribution Based on the Sectoral Model of Loading Network Elements. In 2019 IEEE International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T) (pp. 683–688). IEEE. https://doi.org/10.1109/picst47496.2019.9061296
Romanov, O., Nesterenko, M., & Mankivskyi, V. (2021). The method of redistributing traffic in mobile network. In D. Ageyev, T. Radivilova, & N. Kryvinska (Eds.), Data-Centric Business and Applications (Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies, Vol. 69, pp. 159–182). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-71892-3_7
Romanov, O., Siemen, E., Nesterenko, M., & Mankivskyi, V. (2021). Mathematical Description of Control Problems in SDN Networks. In International Conference on Applied Innovations in IT (ICAIIT) (pp. 33–40). http://dx.doi.org/10.25673/36582
Rout, S., Patra, S.S., Sahoo, B. (2017). Performance Evaluation of the Controller in Software-Defined Networking. У H. Behera, & D. Mohapatra (Eds.) Computational Intelligence in Data Mining: Vol 556. Advances in Intelligent Systems and Computing (с. 543–551). Springer.
https://doi.org/10.1007/978-981-10-3874-7_51
Shirmarz, A., & Ghaffari, A. (2020). Performance issues and solutions in SDN-based data center: a survey. The Journal of Supercomputing, 76(10),
7545–7593. https://doi.org/10.1007/s11227-020-03180-7
Tennakoon, D., Chowdhury, M., & Luan, T. H. (2018). Cloud-based load balancing using double Q-learning for improved Quality of Service. Wireless Netw, 29, 1043–1050. https://doi.org/10.1007/s11276-018-1888- 8
Wang, C., Cao, W., Hu, Y., & Liu, J. (2023). Data Center Traffic Scheduling Strategy for Minimization Congestion and Quality of Service Guaranteeing. Computers, Materials & Continua, 75(2), 4377–4393. https://doi.org/10.32604/cmc.2023.037625
Yu, H., Qi, H., Li, K., Zhang, J., Xiao, P., & Wang, X. (2018). Openflow Based Dynamic Flow Scheduling with Multipath for Data Center Networks. Computer Systems Science and Engineering, 33(4), 251–258. https://doi.org/10.32604/csse.2018.33.251
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Сучасні інформаційні технології
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
