Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação

Resumo: Atualmente provedores de infraestrutura (Infrastructure Providers - InPs) alocam recursos virtualizados, computacionais e de rede, de seus data centers para provedores de serviços na forma de data centers virtuais (Virtual Data Centers - VDCs). Almejando maximizar seus lucros e usar de forma...

Resumo: Atualmente provedores de infraestrutura (Infrastructure Providers - InPs) alocam recursos virtualizados, computacionais e de rede, de seus data centers para provedores de serviços na forma de data centers virtuais (Virtual Data Centers - VDCs). Almejando maximizar seus lucros e usar de forma eficiente os recursos de seus data centers, InPs lidam com o problema de otimizar a alocação de múltiplos VDCs. Mesmo que a alocação de máquinas virtuais em servidores seja feita de maneira otimizada por diversas técnicas e algoritmos já existentes, aplicações de computação em nuvem ainda tem o desempenho prejudicado pelo gargalo do subaproveitamento de recursos de rede, explicitamente definidos por limitações de largura de banda e latência. Baseado no paradigma de Redes Definidas por Software, nós aplicamos o modelo de rede como serviço (Network-as-a-Service - NaaS) para construir uma arquitetura de data center bem definida para dar suporte ao problema de aprovisionamento de redes virtuais em data centers. Construímos serviços sobre o plano de controle da plataforma RouteFlow os quais tratam a alocação de redes virtuais de data center otimizando a utilização de recursos da infraestrutura de rede. O algoritmo proposto neste trabalho realiza a tarefa de alocação de redes virtuais, baseado na agregação de informações de um plano virtual executando o protocolo BGP eficientemente mapeado a uma topologia física de rede folded-Clos definida por \textit{switches} com suporte a OpenFlow 1.3. Em experimentos realizados, mostramos que o algoritmo proposto neste trabalho realiza a alocação de redes virtuais de data center de forma eficiente, otimizando o balanceamento de carga e, consequentemente, a utilização de recursos da infraestrutura de rede de data centers. A estratégia de alocação de largura de banda utilizada demonstra flexibilidade e simplicidade para atender a diferentes padrões de comunicação nas redes virtuais ao mesmo tempo que permite elasticidade ao balanceamento de carga na rede. Por fim, discutimos como a arquitetura e algoritmo propostos podem ser estendidos para atender desempenho, escalabilidade, e outros requisitos de arquiteturas de redes de data center

Abstract: Nowadays infrastructure providers (InPs) allocate virtualized resources, computational and network, of their data center to service providers (SPs) in the form of virtual data centers (VDCs). Aiming maximize revenues and thus efficiently use the resources of their virtualized data centers,...

Abstract: Nowadays infrastructure providers (InPs) allocate virtualized resources, computational and network, of their data center to service providers (SPs) in the form of virtual data centers (VDCs). Aiming maximize revenues and thus efficiently use the resources of their virtualized data centers, InPs handle the problem to optimally allocate multiple VDCs. Even if the allocation of virtual machines in servers can be made using well known techniques and algorithms already existent, cloud computing applications still have performance limitations imposed by the bottleneck of network resources underutilization, which are explicitly defined by bandwidth and latency constraints. Based on Software Defined Network paradigm we apply the Network-as-a-Service model to build a data center network architecture well-suited to the problem of virtual networks embedding. We build services over the control plane of the RouteFlow platform that perform the allocation of virtual data center networks optimizing the utilization of network infrastructure resources. This task is performed by the algorithm proposed in this dissertation, which is based on aggregated information from a virtual routing plane using the BGP protocol and a folded-Clos physical network topology based on OpenFlow 1.3 devices. The experimental evaluation shows that the proposed algorithm performs efficient load balancing on the data center network and altogether yields better utilization of the physical resources. The proposed bandwidth allocation strategy exhibits simplicity and flexibility to attend different traffic communication patterns while yielding an elastic load balanced network. Finally, we argue that the algorithm and the architecture proposed can be extended to achieve performance, scalability and many other features required in data center network architectures