Evaluación de conmutadores programables virtuales para redes definidas por software

Yanko Marín Muro, Félix Álvarez-Paliza, Javier Gómez Valdivia, Eduardo Pérez Tardío
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Abstract

En las Redes Definidas por Software, el protocolo OpenFlow implementa una abstracción de los elementos de red y proporciona flexibilidad al extraer el plano de control de los dispositivos de la capa de infraestructura. OpenFlow posee algunas limitaciones que están relacionadas con la poca flexibilidad del protocolo en su interface hacia el sur, por lo que actualmente se demandan soluciones más robustas. Debido a estas limitaciones, el lenguaje específico de dominio programación de procesadores de paquetes independientes del protocolo (P4) está ganando impulso en el sector académico e industrial. P4 proporciona un conjunto básico de herramientas para que el programador implemente protocolos en el hardware de conmutación. P4Runtime es una API abierta del plano de control de las redes definidas por software de próxima generación; tiene como objetivo solucionar las deficiencias de OpenFlow, proporcionando una verdadera independencia de hardware de conmutación para los operadores y proveedores de servicios en la nube. Los procedimientos para medir el desempeño de las redes definidas por software basadas en la API P4Runtime es un tema de investigación abierto en la actualidad. Este artículo proporciona una descripción técnica general de los protocolos P4 y P4Runtime, destacando sus beneficios. Finalmente, es implementado un procedimiento que permite cuantificar el del desempeño de este tipo de redes considerando métricas de escalabilidad, latencia, utilización de memoria y carga de CPU. Para realizar la evaluación fueron creados varios scripts en el Bash Shell de Linux. Se registró un deterioro significativo en el retardo de la red (ICMP RTT) en ONOS-P4Runtime-BMv2 en comparación con la red REF-SDN-OpenFlow.
软件定义网络的虚拟可编程交换机评估
在软件定义的网络中,OpenFlow协议实现了网络元素的抽象,并在从基础设施层设备中提取控制平面时提供了灵活性。OpenFlow有一些限制,这些限制与协议在南方接口上的低灵活性有关,因此目前需要更健壮的解决方案。由于这些限制,协议独立包处理器编程(P4)的领域特定语言在学术界和工业界获得了势头。P4为程序员在交换硬件上实现协议提供了一套基本的工具。P4Runtime是下一代软件定义的网络控制平面的开放API;它旨在解决OpenFlow的缺点,为运营商和云服务提供商提供真正独立的交换硬件。基于P4Runtime API的软件定义网络性能测量程序是一个开放的研究课题。本文对P4和P4Runtime协议进行了技术概述,强调了它们的好处。最后,我们实现了一个过程,允许量化这种类型的网络的性能,考虑可伸缩性指标,延迟,内存使用和CPU负载。为了执行评估,在Linux Bash Shell中创建了几个脚本。与参考- sdn - openflow网络相比,nos - p4runtime - bmv2的网络延迟(ICMP RTT)显著下降。
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