Towards flexible, scalable and autonomic virtual tenant slices

Résumé

L’isolation flexible, évolutive et autonome des réseaux multi-locataire a été pour longtemps un objectif de la recherche et de la communauté industrielle. Avec Software-Defined Networking (SDN) et Overlay Virtualization Technologies (OVT), plusieurs réseaux virtuels indépendants, chacun avec mécanismes d’adressage, expédition, et tunnels potentiellement différents et hétérogènes, peuvent coexister au-dessus de la même infrastructure. Pour les plateformes de Cloud Computing d’aujourd’hui, les exigences des locataires en termes d’évolutivité, l’élasticité et la transparence sont loin d’être simple. SDN aborde l’isolation et la gestion des réseaux multi-locataires par les tranches virtuelles, mais souffre de limitations d’évolutivité. Les programmeurs de SDN appliquent généralement une isolation stricte, rigide et complexe du trafic et ont recourt à des mécanismes d’encapsulations de bas niveau afin d’aider et faciliter le raisonnement du locataire pour le comportement de leurs tranches complexe. Les protocoles d’OVT ont réussit à surmonter les problèmes d’évolutivité des mécanismes d’isolation, mais restent limités pour une seule tranche du réseau. Cependant, l’opportunité de réussir à mettre en oeuvre une tranche transparente et flexible est de trouver un autre design de l’isolation afin de satisfaire les exigences de multiples et différents locataires telles que l’évolutivité du tranches et le déploiement arbitraire des services et les zones de limitations des réseaux virtuels. Dans ce mémoire, nous proposons une nouvelle architecture intitulée, Open Network Management and Security (OpenNMS), qui nous permet de surmonter les limites de SDN et OVT. OpenNMS soulève plusieurs barrages de virtualisation de réseau. En combinant ces deux approches distinctes en une conception unifiée, notre design nous permet de profiter des avantages du tranchement du réseau tout en préservant l’évolutivité. Notre conception s’appuie sur SDN afin de fournir une isolation au niveau du couche 2 couplée avec les protocoles de OVT. Elle offre une isolation pour les multi-locataires avec des abstractions simples et flexibles des tranches virtuelles d’un locataire (Virtual Tenant Slices (VTSs)). On obtient ainsi une architecture de virtualisation des réseaux qui est à la fois souple, évolutive, et sécurisée d’un côté, et l’auto-gérable sur l’autre. Au coeur de ces défis, nous étendons nos recherches pour pointer sur le problème major du plan de contrôle du SDN plan. On démontre que le design d’OpenNMS nous a permis de limiter la charge sur le contrôleur afin de soutenir plus grand nombre de locataires. OpenNMS exploite la grande flexibilité des commutateurs et contrôleurs de SDN afin de briser le goulot d’étranglement de l’évolutivité et d’étendre le réseau à plusieurs milliers de locataires isolés sur la même infrastructure de réseau partagés. Notre design nécessite seulement une centaine de lignes comme application prolongée au contrôleur OpenFlow sans aucune modification sur le plan de données de SDN, qui le rend approprié pour les systèmes existants. En outre, ce travail fait un pas vers la réduction des opérations de gestion de réseau complexes. Nous avons conçu OpenNMS comme une architecture à base de communication autonome afin de fournir un réseau SDN auto-configuré et l’indépendance aux locataires de nuages. Le résultat est récursive, une architecture en couches d’isolation, avec des plans de contrôle et de gestion accessible au même temps par le fournisseur de l’infrastructure et les locataires. De plus, nous décrivons des fonctionnalités supplémentaires pour notre modèle d’isolation: Split, Merge et Migration (SMM) qui peut être bien adapté pour la nature du cloud computing. Nous avons implémenté notre approche sur un nuage réel. On a démontré la flexibilité et l’évolutivité de notre modèle d’isolation, tout en réalisant des améliorations de grandeur par rapport aux approches d’isolation précédentes étudiées dans le cadre de ce travail. Les résultats de l’expérience ont montré que le modèle proposé offre des coûts négligeables et garantit les performances du réseau tout en atteignant les objectifs d’isolation souhaités.

Date	28 janv. 2015
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Chamseddine Talhi (Directeur(-trice)) & Mohamed Cheriet (Codirecteur(-trice))