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Fault-Tolerant Controller Placement Model by Distributing Switch Load among Multiple Controllers in Software-Defined Network Modelo de posicionamento de controlador tolerante a falhas, distribuindo a carga do switch entre vários controladores em uma rede definida por software

Seiki KOTACHI, Takehiro SATO, Ryoichi SHINKUMA, Eiji OKI

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Resumo:

Um dos recursos de uma rede definida por software (SDN) é um plano de controle logicamente centralizado que hospeda um ou mais controladores SDN. Como o posicionamento do controlador SDN pode impactar o desempenho da rede, ele é amplamente estudado como o problema de posicionamento do controlador (CPP). Para um projeto de rede econômico, os provedores de rede precisam minimizar o número de controladores SDN usados ​​na rede, uma vez que cada controlador SDN incorre em custos de instalação e manutenção. Além disso, os provedores de rede precisam lidar com a falha dos controladores SDN. Os estudos existentes que consideram falhas em controladores SDN utilizam o esquema de conectar cada switch SDN a um controlador Mestre e um ou mais controladores Escravos. O problema com este esquema é que a capacidade computacional de cada controlador SDN não pode ser usada de forma eficiente, uma vez que um controlador SDN lida com a carga de todos os switches SDN conectados a ele. O número de controladores SDN necessários pode ser reduzido distribuindo a carga de cada switch SDN entre vários controladores SDN. Este artigo propõe um modelo de posicionamento de controladores que permite a distribuição contra falhas de controladores SDN. O modelo proposto determina as proporções de capacidade computacional exigidas por cada switch SDN nos controladores SDN a ele conectados. O modelo proposto também determina o número e posicionamento dos controladores SDN e a atribuição de cada switch SDN aos controladores SDN. O posicionamento do controlador é determinado para que um provedor de rede possa continuar a gerenciar todos os switches SDN se não ocorrer mais do que um determinado número de falhas do controlador SDN. Desenvolvemos dois métodos de distribuição de carga: divisão e divisão par. Formulamos o modelo proposto com cada método como problemas de programação linear inteira. Os resultados numéricos mostram que o modelo proposto reduz o número de controladores SDN comparado a um modelo de benchmark; a taxa de redução máxima é de 38.8% quando o requisito de latência do sistema entre um switch SDN e um controlador SDN é 100[ms], a capacidade de computação de cada controlador SDN é 6 × 106[pacotes/s], e o número máximo de controladores SDN que podem falhar ao mesmo tempo é um.

Publicação
IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E105-B No.5 pp.533-544
Data de publicação
2022/05/01
Publicitada
2021/12/01
ISSN online
1745-1345
DOI
10.1587/transcom.2021EBP3090
Tipo de Manuscrito
PAPER
Categoria
Network

autores

Seiki KOTACHI
  Kyoto University
Takehiro SATO
  Kyoto University
Ryoichi SHINKUMA
  Kyoto University
Eiji OKI
  Kyoto University

Palavra-chave