Modelo de Arquitetura para Gerenciamento de Qualidade de

Alexis Saito
Ericsson Telecomunicações
Marcelo Frate
Instituto Federal de São Paulo – Campus Boituva
Fabio Luciano Verdi
Universidade Federal de São Carlos – Campus Sorocaba
Qualidade de Serviço em redes
Qualidade de Serviço: Entrega de conteúdo com
requisitos específicos
Web/File Transfer Protocol -> confiabilidade
Multimedia -> entrega a tempo
O grande problema: a Internet não garante a entrega
de pacotes a tempo (requisito de tempo)
Soluções Atuais de QoS
Muitas architeturas de QoS como IntServ, Diffserv, MPLS
foram propostas mas nenhuma resolveu definitivamente o
problema.
Porque?
Estas propostas são baseadas na arquitetura de controle
distribuído da Internet (hop-to-hop) e na lógica de
roteamento baseado em business entre ISPs que não utiliza
as informações de recursos de rede fim-a-fim.
Em redes de datacenters ocorre o mesmo problema.
Soluções de QoS tais como as citadas acima precisam ser
incorporadas, o que eleva muito o CAPEX da rede. Soluções
típicas de roteamento em datacenters tais como o ECMP
não levam em conta QoS.
QoS @ OpenFlow
Objetivo: Gerenciar o tráfego em caminhos
configurados baseados em QoS.
OpenFlow:
Provê visibilidade dos recursos de rede
Gerenciamento instantâneo dos recursos adaptando o
comportamento de rede fim-a-fim de modo
transparente
Diferenciação de pacotes por fluxo
OF1.3: Meter table
A meter table consists of meter entries, defining per-flow meters. Per-flow
meters enable OpenFlow to implement various simple QoS operations, such
as rate-limiting, and can be combined with per-port queues) to implement
complex QoS frameworks, such as DiffServ. A meter measures the rate of
packets assigned to it and enables controlling the rate of those packets.
Meters are attached directly to flow entries (as opposed to queues which are
attached to ports). Any flow entry can specify a meter in its instruction set:
the meter measures and controls the rate of the aggregate of all flow entries to
which it is attached. Multiple meters can be used in the same table, but in an
exclusive way (disjoint set of flow entries). Multiple meters can be used on the
same set of packets by using them in successive flow tables.
OF1.3: Meter Band entry
Each meter may have one or more meter bands. Each band specifies the rate at
which the band applies and the way packets should be processed. Packets are
processed by a single meter band based on the current measured meter rate.
The meter applies the meter band with the highest configured rate that is lower
than the current measured rate. If the current rate is lower than any specified
meter band rate, no meter band is applied.
Diagrama de relacionamento entre
as tabelas no Openflow 1.3
Flow Table
1..1
1..n
1..1
Action (output=out_port)
Impacto do Meter band rate na
largura de banda de porta/link
L2/3 Equipment
Action
(output=1)
Flow 1
Flow 2
Flow 3
Flow 4
Match
Logic
Meter 1
Meter2
Meter3
Meter4
TBp = Total Bandwidth
for port
Available Bandwidth =
TBp (Meter 2 Band +
Meter 4 Band)
Exemplo
Controller
Links
Links
1M
10 M
1M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
Experimento passo A
Controller
Set flow1, flow2
1M
Set flow1, flow2
1M
Links
Pkt analysis
Links
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
On S2:
Flow1={match="oxm{in_port="1",ipv4_src="10.0.0.1",ipv4_dst="10.0.0.6"},insts=[meter{meter="5702"},apply{acts=[out{port="2"}]}]}
Flow2={match="oxm{in_port=“2",ipv4_src="10.0.0.6",ipv4_dst="10.0.0.1"},insts=[meter{meter="5702"},apply{acts=[out{port=“1"}]}]}
Experimento passo B
Controller
Set flow1, flow2
1M
Set flow1, flow2
1M
Links
Pkt analysis
Links
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
10 M
On S2:
Flow1={match="oxm{in_port=“2",ipv4_src="10.0.0.2",ipv4_dst="10.0.0.7"},insts=[meter{meter=“3426"},apply{acts=[out{port=“7"}]}]}
Flow2={match="oxm{in_port=“7",ipv4_src="10.0.0.7",ipv4_dst="10.0.0.2"},insts=[meter{meter=“3426"},apply{acts=[out{port=“2"}]}]}
Implementação dos Meters
Limitações impostas através dos meters:
•h1 utiliza o serviço em srv 6, com limitação de banda de 512 Kbps;
•h2 utiliza o serviço em srv 7, com limitação de banda de 1Mbps;
•h3 utiliza o serviço em srv 8, com limitação de banda 2Mbps;
•h4 utiliza o serviço em srv 9, com limitação de banda de 512 Kbps;
•h5 utiliza o serviço em srv 10, com limitação de banda de 3Mbps;
Resultados
Sem os meters, o fluxo ocupa a banda total disponível, dividindo-a em caso de
concorrência.
Com os meters, o fluxo está limitado ao valor imposto pelo sistema, dividindo
também a banda em caso de concorrência.
h1-srv6 - Bandwidth (Kbits/sec)
h2-srv7 - Bandwidth (Kbits/sec)
1500
1000
500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
h3-srv8 - Bandwidth (Mbits/sec)
1500
6,00
1000
4,00
500
2,00
0
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
10
h4-srv9 - Bandwidth (Mbits/sec)
2
3
4
5
6
7
8
9
h5-srv10 - Bandwidth (Mbits/sec)
4,00
10
3,00
8
2,00
No-Meter
1,00
Meter
6
4
2
0
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Modelo de Arquitetura
Contract Manager
Policy Control
Logic
Service Manager
DB
Controller
Resource Manager
Topology
OF1.3
DATA
CENT
ER
DATA
CENT
ER
Conclusões
Os Meters no OpenFlow 1.3 são uma importante
ferramenta para controle de QoS maneira dinâmica e
transparente
No Control Plane, significam uma avanço no
gerenciamento de banda como controle de recurso,
centralizando o controle de QoS e propiciando o
gerenciamento de políticas baseadas em recursos de
rede