Những thách thức của phân bổ tài nguyên trong mạng ảo hóa

Hệ phân tán Những thách thức phân bổ tài nguyên mạng ảo hóa Thành viên nhóm : Hoàng Tuấn Anh Vũ Hùng Cường Nguyễn Thanh Hải Trần Minh Hoàng Nguyễn Lê Thu Hương Nguyễn Duy Long 20098008 20098028 20098067 20098090 20098101 20098122 NHĨM Tóm tắt       Ảo hóa hứa hẹn khắc phục điểm yếu Internet hoạt động đuốc mang công nghệ cho phép sáng tạo kiến trúc mạng Vấn đề thuyết minh mạng ảo (VNS) phân bổ tối ưu nguồn tài nguyên cung cấp mạng lưới IP (Internet Protocolgiao thức Internet) vật lý Heuristics ( phương pháp giải vấn đề cách đánh giá kinh nghiệm, tìm giải pháp qua thử nghiệm tìm khuyết điểm) Một số kỹ thuật phân bổ tài nguyên VNs Mơ hình cấp độ hệ thống sử dụng để hiểu rõ trình phân bổ tài nguyên Kỹ thuật phân bổ tài nguyên số thử nghiệm phổ biến Một khảo sát ngắn gọn kỹ thuật cho phân bổ tài nguyên VNS, đề xuất hàm mục tiêu cho lập đồ VNS, hệ thống cấp mô tả / phân tích vấn đề phân bổ tài nguyên xác định số nghiên cứu thách thức quan trọng I Giới thiệu     Hiện nay, có đến 255 định tuyến ảo cấu hình giao diện vật lý định tuyến cách sử dụng định tuyến ảo dư giao thức Cisco Cơ sở hạ tầng ảo hóa cho phép kết nối mạng, số VNs đa dạng chia sẻ nguồn tài nguyên cung cấp mạng lưới IP, Internet, thường gọi Substrate Network (SNMạng nền) Những VNS xây dựng thơng qua việc triển khai thiết bị định tuyến liên kết ảo Hơn nữa, yêu cầu quan trọng sở hạ tầng hỗ trợ cho đa nguyên, ảo hóa thuộc tính kiến trúc Internet, cho phép nhúng liên tục công nghệ tiên tiến Internet Một mục tiêu cho việc thiết kế thuyết minh VNs chọn nút với đầy đủ CPU, ổ đĩa khả phần cứng khác liên kết bề mặt với băng thông phụ tùng đủ, giảm thiểu việc sử dụng nguồn tài nguyên tổng SN 3 II Nguyên tắc thuyết minh VNs   Quá trình tạo VN bắt đầu sau thực ảo hóa tài nguyên vật lý Do đó, nhóm nguồn tài nguyên ảo tạo lớp ảo hóa thực trừu tượng nguồn tài nguyên vật lý có sẵn SN Các tài nguyên mạng ảo hóa phải chịu ba bước gắn bó với nhau: tài ngun mơ tả, khám phá tài ngun trích lập dự phòng tài nguyên.Các yêu cầu cho VNs dịch vụ toàn q trình giám sát mức quản lý II Nguyên tắc thuyết minh VNs Một số điều kiện cho sách thúc đẩy hệ thống quản lý tài nguyên cho VNs    Hệ thống phải cho phép người dùng đăng ký tài nguyên hoàn toàn qua mạng, cho hoạt động đốn trước đáng tin cậy Hệ thống phải cung cấp đủ riêng biệt, để tránh cho người dùng khỏi can thiệp theo khu khác Hệ thống phải nhận chế điều khiển cho số giới hạn yêu cầu xếp vào hàng cho dịch vụ tiếp nhận tránh tắc nghẽn III Mô tả vấn đề   Cho cấu trúc liên kết (topology) mạng biểu diễn đồ thị G= { V,E,C,C } với V nút (đỉnh), E mối liên kết (cạnh) với C C ràng buộc liên quan với nút liên kết Cho nút ràng buộc bao gồm khả tính tốn CPU, vị trí vật lý tối đa số thuyết minh máy ảo Với yêu cầu VN, kiểm soát tài nguyên phải gắn tài nguyên ảo sẵn có lấy từ SN Dịch vụ yêu cầu mang lại VN thứ biểu diễn đồ thị G (i) = {V(i), E (i), Cn , Cl } Tồn q trình bị phân huỷ thành hai mức vấn đề [14] [15]: nút nhiệm vụ giao f n (i) : {V v (i), C v } → (V ′ , Rn ) liên kết nhiệm vụ giao f l (i) : {Ev (i), C v } → (E′ , Rl ); V ′ ⊂ V s , E′ ⊂ Es với Rn Rl nút liên kết phân bố tài nguyên cho yêu cầu VN III Mô tả vấn đề A Chức khách quan cho vẽ VNs    Định lượng cách dùng tài nguyên SN vịêc giới thiệu khái niệm nút liên kết nhấn mạnh Những rõ : số nút ảo liên kết ảo phân cho nút riêng biệc liên kết SN Vịêc giảm thiểu hoá tổng giá trị giá trị cực đại nút mối liên hệ nhấn mạnh thiết lập chức khách quan từ nhiệm vụ tới xây dựng VN Tuy nhiên, đường dẫn cho việc lựa chọn tầm quan trọng đựơc cung cấp Giá trị trung bình dài hạn tổng giá trị độ rộng dải tần yêu cầu CPU với nút liên kết ảo Phương pháp tổng số giá trị sử dụng dựa vào chức khách quan lựa chọn tĩnh thông số giá trị cho cách dùng CPU A Chức khách quan cho vẽ VNs    Khả ứng phó liên kết chặt chẽ, đề xuất vịêc cộng thêm nhân tố chi phí mơ tả chức cho vùng riêng/ sử dụng thêm phần SN Khả ứng phó cấu trúc liên kết cung cấp cách dự trữ đường dẫn mạng cho mối liên hệ quan trọng cấu trúc liên kết VN Vấn đề gắn vào VN NP-hard , phương pháp giải vấn đề theo suy đoán khác cần loại thuyết minh VN 10 C Phương pháp tiếp cận pha tạp  • • • • 2) Kiểm soát hệ thống dựa lý thuyết : Một kỹ thuật đầy hứa hẹn phân bổ tài nguyên môi trường mạng ảo hóa lý thuyết điều khiển thích nghi Tuy nhiên, chưa có phương pháp tiếp cận hệ thống hồn chỉnh tồn để thiết kế mơ hình phân bổ tài nguyên tối ưu cho VNs Vấn đề mở phức tạp tồn NP – độ cứng nút chuyển giao liên kết Mặc dù phức tạp đó, số thành phần thiết yếu kỹ thuật điều khiển thích nghi dựa hệ thống phân chia nguồn tài nguyên truy tìm mơ tả hình sau 20 C Phương pháp tiếp cận pha tạp 21 Hệ thống vòng tròn khép kín 22 Hệ thống vòng tròn khép kín    Trong thiết lập này, yêu cầu thuyết minh VNs đến thời gian thực, nay, khó để tìm phân bổ đến khơng có nguồn cung cấp thương mại VNs tồn Các yêu cầu cho VNs xếp hàng theo nhà cung cấp xếp vào thời điểm thích hợp theo thỏa thuận cấp độ dịch vụ Trong thiết lập vậy, xếp hàng thành phần thiết yếu vòng lặp chi phí tính tốn cao kết hợp với yêu cầu VNs Một vài khả tồn cho việc thiết kế lịch trình thực u cầu VNs, chẳng hạn như: vòng robin, hàng cân xếp hàng ưu tiên 23 Một chế khác     Một chế khác, có tên QoSMap, cố gắng kết hợp hai QoS khả phục hồi việc xây dựng VNs vượt qua SN Nó cung cấp khả phục hồi đường dẫn cách xây dựng tuyến thay lớp phủ lên thông qua nút trung gian Kết báo cáo giới hạn phạm vi QoSMap đc yêu cầu phải kiểm tra kỹ lưỡng Phương pháp tiếp cận đa luồng áp dụng phẩn bổ tài nguyên VNs Nó nhằm vào mục đích kết phương pháp tới hệ thống VNRM, cf 24 V Thực quản lý tài nguyên   • • • Quản lý tài nguyên vấn đề quan trọng sở hạ tầng điện toán phát triển gần đây, chẳng hạn như: PlanetLap, Emulab, Cơ sở hạ tầng mạng hóa ảo (Vini) mơi trường tồn cầu cho mơi trường đổi mạng tồn cầu (GENI) Với tảng vậy, nhằm cung cấp phân phối quy mô Internet khả tiếp cận, yêu cầu hệ thống quản lý tài nguyên hiệu quả, chia sẻ độc lập cơng bằng, dự đốn thích nghi nguồn tài nguyên cộng đồng Đối với giải pháp cho vấn đề phát phân bổ tài nguyên, số hệ thống phát triển gần bao gồm: Tập trung kiến trúc như: Hệ thống kế hoạch kiểm soát lưới ảo Phân cấp kiến trúc như: Ganglia XenoSearch Kiến trúc phi tập trung SWORD, SHARP , Sirius , Bellagio Tycoon mơ hình hóa sau thị trường ảo, nơi người dùng chi tiêu tiền tệ để có phần tài nguyên hệ thống 25 A PlanetLab Vini       Một chế phát tài nguyên biết đến SWORD sử dụng PlanetLab Đây dịch vụ tư vấn phân bổ tài nguyên, bao gồm dịch vụ truy vấn phân phối tối ưu hóa Ngồi ra, thực tìm kiếm liên tục cố gắng tìm tái kết hợp nút, trả lại cho người sử dụng cách thông thường Chia sẻ băng thông tổng thể công bằng, nhớ công suất CPU thách thức lớn cho PlanetLap Nó sử dụng Sirius cho dịch vụ mơi giới, CoStat để thu thập liệu tình trạng nút lân cận mà sau sử dụng CoMon, PsEPR SWORD thơng tin tiến trình Ngồi ra, Stork triển khai nâng cấp cấu hình dịch vụ/ thí nghiệm PlanetFlow sử dụng cho dịch vụ kiểm tốn đăng nhập thơng tin dòng gói tin PlanetLap, PlanetLap sử dụng Scout lịch Linux Kernel (SILK), lớp sở quản lý tài nguyên Kernel (CKRM) v3.0 sửa đổi giới hạn tốc độ Vservers CPU để thực lập kế hoạch công Vini xây dựng PlanetLab (PL-Vini) Tuy nhiên, PL-Vini hiển thị hoạt động hiệu nhu cầu thực sở hạ tầng chuyển tiếp chế độ người dùng PlanetLab Kernel 26 B Emulab        Đặc điểm tài nguyên linh động thực cách bổ sung thêm chương trình đóng gói cho nút liên kết Khả mở rộng cải thiện cách tìm nút vật lý đồng kết kết hợp chúng thành lớp tương đương Việc tìm kiếm kết hợp tất nút mạng LAN thành vòng tròn Sử dụng Metis phần vùng đồ thị Kỹ thuật quản lý tài ngun Emulab khơng đảm bảo tính kịp thời kiện Tuy nhiên, ứng dụng cụ thể người dùng gặp rics phục vụ ngưỡng an toàn chế Kernal phát sử dụng tài nguyên thang thời gian nhỏ đề xuất Hiện nay, nút hỗ trợ Emulab bị giới hạn FreeBSD với hỗ trợ phần cho Xen 27 VI Thách thức nghiên cứu      Bài toán đa luồng cho sở phân cách nhánh, phát sinh phân bổ tài nguyên VNs, cắt giảm nhỏ gần với số tồn liệu Một nghiên cứu so sánh vài lý thuyết xấp xỉ khác việc cắt giảm đồ hữu ích cho việc thiết kế thuật toán phân bổ tài ngun Nhằm mục đích đó, việc điều tra sâu cân thuật toán phức tạp, độ xác, tốc độ thời gian sống tối đa cho yêu cầu xếp hàng cho giả thiết VNs Một thách thức khác việc nghiên cứu thiết kế kỹ thuật lưu lượng thích ứng cho phẩn bổ tài nguyên VNs Phân bổ tài nguyên ban đầu để VNs thực sở mạng lưới lưu thông lâu dài 28 VI Thách thức nghiên cứu     Sau đó, việc phân bổ ban đầu mong muốn thích nghi với quy mô thời gian ngắn biển thể lưu lượng Tuy nhiên, số vấn đề quan trọng tần số thích nghi tài nguyên phân bổ VNs khác Trong mơi trường thích ứng tự động, chúng có giá trị nghiên cứu cân khía cạnh quan trọng, ví dụ như: tỷ suất lợi nhuận ổn định, tối ưu, chi phí tín hiệu, hạn chế phần cứng khả phục hồi dịch vụ, hiệu suất hệ thống tổng Sau phân bổ tài ngun chuẩn đốn thơng minh, hữu dụng để áp dụng nguyên lý lý thuyết điều khiểu thích nghi phản hồi và/hoặc, lý thuyết game để tiếp tục quản lý băng thông định tuyến tài nguyên để thay đổi điều kiện lưu lượng cạnh tranh VNs Giả thiết SN Sự xuất gần định tuyến di chuyển ảo (Vroom), nhu cầu thiết kế kỹ thuật kiểm soát động quản lý nguồn tài nguyên định tuyến SN 29 VI Thách thức nghiên cứu  • • • • •  Đối với VNs thử nghiệm, yêu cầu cho nguồn tài nguyên: phát phẩn bổ xác định như: Phân bổ tài nguyên nên không đồng bộ, nghĩa chấp nhận thực công việc cung cấp Giao diện cho phân bổ tài nguyên nên Qos kích hoạt đầy đủ, tức hỗ hợ lập tức, xếp hàng đợi phương thức dành riêng cho phục vụ yêu cầu tài nguyên Hệ thống cung cấp bảo lãnh cho lượng chất nguồn tài nguyên Người sử dụng có trách nhiệm nên ưu đãi Sự tách biệt phát tài nguyên phân bổ không nên bắt buộc Kết hợp yêu cầu này, trì cấp bậc khả mở rộng Internet, thử nghiệm VN nhiệm vụ đầy thách thức cho nghiên cứu tương lai 30 VII Kết Luận       Ảo hóa đề xuất để khắc phục điểm yếu Internet Lấy thông tin từ xu hướng ngành công nghiệp, dự đốn ảo hóa phần thiết yếu hoạt động thiết kế mạng tương lai Một thách thức quan trọng phân bổ tài nguyên mạng để khởi tạo nhiều VNs Phân bổ tài nguyên VNs thực theo kiểu tĩnh động Sự phức tạp vấn đề phân bổ tài nguyên giảm cách chia thành hai vấn đề:phân chia nút liên kết khái niệm kỹ thuật phân bổ tài nguyên áp dụng VNs thử nghiệm kiểm tra sở hạ tầng, chẳng hạn Emulab GENI , hữu ích cho việc thiết kế phương pháp phân bổ tài nguyên tương lai cho VNs 31 Tài Liệu Tham Khảo            [1] Sylvia Ratnasamy, Andrey Ermolinskiy and Scott Shenker, Revisiting IP Multicast, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Vol 36, Issue 4, pp 15-26, October 2006 [2] Jon Crowcroft, Steven Hand, Richard Mortier, Timothy Roscoe and Andrew Warfield, QoS’s Downfall: At the bottom, or not at all !, Proc of the ACM SIGCOMM workshop on Revisiting IP QoS: What have we learned, why we care?, pp 109-114, 2003 [3] Craig Labovitz, The End is Near, but is IPv6?, Arbor Networks Security Blog, August 2008, http://asert.arbornetworks.com/2008/08/ the-end-is-near-but-is-ipv6/, http://penrose.uk6x.com/ [4] Jonathan S Turner and David E Taylor, Diversifying the Internet, Proc of IEEE Globecom’05, Vol 2, pp 755-760, 2005 [5] L Peterson, S Shenkar and J Turner, Overcoming the Internet Impasse Through Virtualization, IEEE Computer, Vol 38, No 4, pp 34-41, 2005 [6] Gartner, Gartners Top 10 Strategic Technologies for 2009, http://blogs gartner.com/david cearley/category/top-10/, October 2008 [7] Juniper Networks, Inc., Intelligent Logical Router Service, 2004, http:   //www.juniper.net/solutions/literature/white papers/200097.pdf [8] Juniper Networks, Inc., Partner Solution Development Platform http://www.juniper.net/partners/osdp.html [9] Network World, Cisco opening up IOS, December 2007 http://www networkworld.com/news/2007/121207- cisco-ios.html [10] Cisco, Virtual Router Redundancy Protocol, http://www.cisco.com/en/ US/docs/ios/12 0st/12 0st18/feature/guide/st vrrpx.html#wp1035071 32 Thank You 33 CÂU HỎI? 34 ... trình phân bổ tài nguyên Kỹ thuật phân bổ tài nguyên số thử nghiệm phổ biến Một khảo sát ngắn gọn kỹ thuật cho phân bổ tài nguyên VNS, đề xuất hàm mục tiêu cho lập đồ VNS, hệ thống cấp mơ tả / phân. .. nguồn tài nguyên tổng SN 3 II Nguyên tắc thuyết minh VNs   Quá trình tạo VN bắt đầu sau thực ảo hóa tài nguyên vật lý Do đó, nhóm nguồn tài nguyên ảo tạo lớp ảo hóa thực trừu tượng nguồn tài nguyên. .. lượng thích ứng cho phẩn bổ tài nguyên VNs Phân bổ tài nguyên ban đầu để VNs thực sở mạng lưới lưu thông lâu dài 28 VI Thách thức nghiên cứu     Sau đó, việc phân bổ ban đầu mong muốn thích