Mục đích của bài báo là nghiên cứu hiệu năng mạng của Openstack triển khai trên phiên bản Neutron. Các thông số về hiệu năng như thông lượng, vấn đề mất gói tin, thời gian trễ gói tin sẽ được đánh giá theo giao thức UDP dựa vào công cụ IPERF.
T P CHÍ KHOA H IH T T p 6, S 2, 2016 146–159 146 NH GIÁ HI U N NG M NG TRÊN I N TOÁN OPENSTACK Võ Nhân V M MÂY a , Lê Minh Chíb, Nguy n Qu c Longa a Khoa Công ngh Thông tin, b S thông tin Truy c Khoa Công ngh Thông tin, ngc* ih ng, Vi t Nam ng, Vi t Nam i h c H i Phòng, H i Phòng, Vi t Nam Nh n ngày 04 tháng Ch nh s a ngày 19 tháng Ch p nh Tóm t t ãb u ph bi n nh tính linh ho t, có kh kích ho t cung c p d ch v r ng, d dàng xây d ng tài nguyên mà khách hàng có th truy c p theo yêu c u c a h Ngoài d ch v hi u qu gi i dùng v i OpenStack, m t n n t ngu n m i m i, t p trung vào vi c cung c p m d ng công ngh m r ng tài nguyên t d ch v (NaaS) s o hóa OpenStack h a h n m t n n t t ng d ng c a doanh nghi p T c u hi ã c a báo nghiên ng c a OpenStack tri n khai phiên b n Neutron Các thông s v hi ng, v m t gói tin, th i gian tr gói tin s giao th c UDP d a vào công c IPERF ng; OpenStack T khóa: GI I THI U CHUNG tv nhi u ý t nóng hi n nhà nghiên c ng l n có r t nhi u cơng ngh ã c s d ng t s p m t s d ch v ture as a Service), PaaS (Platform as a Service), DaaS (Data as a Service) SaaS (Software as a Service) Do nhu c u c ng nhu c n r t nhanh chóng, hi u qu t i s d ng Tuy nhiên, m t nh ng m i quan tâm quan tr ng nh t c * Tác gi liên h : Email: nhuongld@hus.edu.vn t m t hi u su t m ng t t, n u khơng 147 T P CHÍ KHOA H khơng th t IH C SAN CÔNG NGH THÔNG TIN] c m t h th ng m ng ch p trung phân a OpenStack 1.1 i n toán ám mây n l c có th cung c xu h nh ngh m t ki u máy tính m i c m r ng m t cách t c o hóa t d ch v ã ng cơng ngh tr ng y u nhi s ir i hình dáng c a quy trình th ngh thành m t ng c a công ngh thông tin V i công i dùng s d ng m t lo t thi t b máy tín n tho truy c ình, h th n n t ng phát tri n h th ng thông qua Internet b i ng d b i nhà cung c p d ch v hay c cung c p m c a công ngh ti t ki m chi phí, tính s n sàng cao kh r ng d dàng Rapid elasticity: nhà cung c p CC d dàng ch nh c i dùng r t nhanh chóng V i tài c phép yêu c u m t tài nguyên “không gi i h n” ch vi c chi tr theo ti n Broad network access: truy c p vào tài nguyên máy tính d dàng thông network tiêu chu n Measured service khách hàng Mô hình h m b o vi ng tiêu dùng c a n “pay as you go” On-demand self-service: cho phép khách hàng tùy ch nh tài nguyên s d ng mà không c n ph i thông báo hay qua b t k s can thi p c a provider Resource pooling: lo i tài nguyên v t lý o c t ng c p cho users c chia s v i T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] 148 Các mơ hình tri n khai Có mơ hình tri ng), private (riêng), hybrid (“lai” gi ng riêng) ng mơ hình p p d ch v ng d ng ch v public cloud có th mi n phí ho c có phí [3] ì d ch v v kinh doanh, m c cung c p n i b ng d ch n cung c p d ch v cho m i ng sau firewall t h p cung c p d ch v công c ng riêng [3] Ngồi có “community cloud” a nhà cung c p d ch v Các mơ hình d ch v : V mơ hình cung c p d ch v có lo i IaaS – cung c p h t t server, PaaS – cung c p Plat SaaS – cung c 1.2 t service, t service OpenStack “S m ng c a OpenStack: Cung c p n n t ph bi ã ngu n m c nhu c u c a b t k kích c riêng, b gi n hóa vi c tri n khai kh r ng cao”.[4] m ng trên, OpenStack m t h th ng qu ng l li u T t c thao tác qu cung c p cho qu n tr viên kh u m ng n m m t trung tâm d c th c thi thông qua m t b u n nh m m soát h th tác v i tài nguyên mà h c n thơng qua giao di n web Openstack hồn tồn ngu n 149 T P CHÍ KHOA H m , thành ph n c IH C SAN CÔNG NGH THƠNG TIN] c vi t Python - ngơn ng t cao nh ki n trúc m c logic c a Openstack [5] (Hình 1): Hình Các thành ph n b n OpenStack Dashboard (tên mã Horizon): Cung c p giao di web, cho kh i t o m t máy u i d ng i d ch v c a ch IP, thi t l p ki m soát truy c p… Compute (tên mã Nova): Cung c p vi c xây d ng qu n lý máy o Networking (tên mã Neutron): Cung c p k t n i m ng gi a máy o, gi a máy o Internet Object Storage (tên mã swift): Cung c p d ch v Block Storage (tên mã Cinder): Cung c p thành ph máy file d phòng cho ng, Identity (tên mã Keystone): Cung c p d ch v ch ng th c y quy n cho d ch v khác OpenStack T P CHÍ KHOA H IH C SAN CÔNG NGH THÔNG TIN] Image (tên mã glance): Cung c p file ch a h 150 u hành dành cho máy o Metering/Monitoring (tên mã Ceilometer): Qu n lý th ng kê thông s i trình ho ng Orchestration (tên mã Heat): Cung c p kh d ch v ng t ng u ph i ho Database Service (tên mã trove): Cung c p kh c a ch ng r ng tin c y a Service cho c hai công c d li u ng 1.3 K t n i m ng OpenStack OpenStack Networking cung c p m qu n lý k t n i nh k t n i h t ng cloud Nó h tr nhi u công ngh m k t n i vào h t ng cloud Chúng ta s tìm hi u v mơ hình tri n khai ph n Network, m t s d ch v tài nguyên tr n c a network cung c p cho h t ng cloud Neutron bao g m ng Network, Subnet, Port Network: qu n lý cô l p m ng Subnet Port: m t port s a ch Layer 2, gi ng VLAN m ng v t lý c phân c p c u hình cho h th ng c gán v i m t thi t b o h t ng i dùng có th t o mơ hình m ng riêng c a mình, b ng cách t o ng d n cho d ch v c có th gán thi t b c bi t Neutron cho phép t o m ng riêng (Private network) gán cho tenant, m t tenant có th có nhi u private network private network có th trùng cho m i tenant Các d ch v c a Neutron cung c p bao g m: 151 T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THÔNG TIN] T o m t topology riêng cho h th ng c a riêng Ví d th ng webserver nhi u t o h backup ho c cân b ng t i Cung c p s linh ho t qu n tr h t ng m ng, cho phép tùy ch nh h t ng cao Cung c p API m r ng, cho phép phát tri n tích h p Neutron vào nhi u h th ng khác Neutron h tr nhi u công ngh m t o nhi u ch ngồi vi c chia VLAN, Subnet, có th làm switch o qua công ngh c a vSwitch, ch Firewall, DHCP, VPN, Load balancing MƠ HÌNH TH C NGHI M D ch v cung c p máy o v i VCPU, RAM, kh khác Trong OpenStack, thành ph m ch c n m ng chuy n c o hóa thơng qua Neutron Neutron – ph n m ch a m t h th ng m ng, t l gán vào ho nh ngh n l p 3, t n router ng c a instances Vi c truy n thông c a máy OpenStack s không gi o c truy n d n h th ng m thành ph n c a m ng ng theo mơ hình SDN (Software Define Network) Trong OpenStack, vi c tri ch n theo hình th c: s d ng GRE tunnel ho c theo mơ hình VLAN GRE tunnel v hình nhiên hi u su t th p, mơ hình VLAN có nhi h th ng l n nhiên c òi h i s ph c v cho m m vi c tri n khai ng thi t b , thi t k c u hình cao nghi m, mơ hình GRE tunnel ch vi c tri n khai ph c t cs d h n i v i h t ng v t lý ình th nghi m s d ng GRE tunnel s b n nh m m linh ho t d c u iên c u hi u su t m ng v m t gói tin UDP gi a máy o c th c hi n k ch ng, th i gian tr v T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THÔNG TIN] 152 ch b n th nghi - Cùng m ng compute node, case - Khác m ng compute node, case 3- Cùng m ng khác compute node, case - Khác m ng khác compute node B i Network c o hóa tồn b vi c thao tác qu n tr n V lý thuy t, ho n ng c a h th ng network “ o hóa” khơng khác so v i h th ng network v t lý Trong OpenStack c thành nên port ình i k t n i v t lý gi a thi t b , router o i vi c phân chia d i m ng v i nhau, khái ni access control list, … c c th hi l p o hóa Network c c Vì v ng c a a tiêu chí sau: - Xem xét vi c k t n i m ng h th ng network o t i máy compute node - Xem xét vi c k t n i m ng h th ng network o gi a máy compute node v i T k t qu c th c hi n) m Network th c t có b n vi c s d ng OpenStack ình network v t lý thơng th ng Hình Mơ hình tri n khai Mơ hình tri n khai h th ng máy ch , bao g m: 01 máy ch làm Controller Network, ch y d ch v qu n tr Controller c d ch v liên quan khác 02 máy ch hóa Hypervisor KVM cho vi c cung c máy ch o t Neutron L2 Agent n n t ng o c tính tốn dành cho 153 T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] H th ng m ng c a mơ hình tri n khai bao g m m Public Floating IP (trong mơ hình VM Network): 10.196.205.0/24 Management network: 10.196.202.0/24 Storage network: 10.196.203.0/24 Trong mơ hình tri n khai Storage network n m chung k t n i v t lý v i Management Network Storage network không n m gi i h n nghiên c u c a báo Internal Network – network dành riêng cho tenants: 192.168.111.0/24 192.168.112.0/24 Ngồi có m ng PXE ph c v cho vi c qu n tr tt ng máy ch h th ng Case Mơ hình th nghi m s th c hi n nh m nghiên c tr , t l m t gói tin UDP gi a hai máy o node compute m ng Hình Case c th c hi n v i máy m ng 192.168.111.0/24 node 18 Case Mơ hình th nghi m s th c hi n nh m nghiên c th i gian tr t l m t gói tin UDP gi a hai máy t ng, m hai m ng khác Hai m ng khác có th n m m t router ho c hai router khác T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] 154 Hình Case c th c hi n v i máy m ng v i (192.168.111.9/24 192.168.112.103/24) Case Mô hình th nghi m s th c hi n nh m nghiên c ng, th i gian tr t l m t gói tin UDP gi a hai máy o có node compute khác t m ng v i Hình Case c th c hi n v i máy o chung m ng (192.168.111.0/24) node khác (node 17 node 18) Case Mơ hình th nghi m s th c hi n nh m nghiên c ng, th i gian tr , t l m t gói tin UDP gi a hai máy o có node compute khác khác m ng v i 155 T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] Hình Case c th c hi n v i máy o khác m ng (192.168.112.103 192.168.111.10) c Á D ch v network OpenStack Neutron, Neutron t o môi ng chuy n m nh n (router) thông qua d ch v Neutron L2 Agent, Neutron L3 Agent Các mơ hình th nghi m v m c mô t module Neutron OpenStack t o K t qu th nghi m t p trung vào vi c phân tích tham s liên truy n nh n gói tin h th ng máy o c a OpenStack, thơng s tích bao g ng, t l m n vi c c phân ng truy n, th i gian tr c a gói tin 3.1 Thơng l ng TCP Hình 7a cho th y giá tr c phút T cho ta th a ch m ng dao m c thu th p m i 5s m t l n vòng ng c a máy o m t node compute ng xung quanh giá tr 890Mbps, máy o a ch m ng kho ng 500Mbps Hình 7a Thơng l ng h p T P CHÍ KHOA H T IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] Hình 7b ta có th th ng cho máy o m t node a ch m lý gi 156 u so v a ch m ng thơng l ng h p l ng c n ph u c g i t i Router OpenStack t o Hình 7b Thơng l 3.2 Thơng l ng TCP trung bình tr ng h p ng t l m t gói tin UDP ng, th i gian tr t l m th c thi vòng phút d li u s li cl y cl c nh k m i giây l n Trong d m t mơ hình mơ hình th nghiêm khác s b d ng l i T nh ng k t qu Hình Hình 9, có th nh n th y r ng máy o t node m ng, chúng th c hi n t node m ng h p khác Vi node, m ng i chúng ng cho th y máy o ng trung bình x p x 4.2% so v h p l i Hình Thơng l ng UDP case Hình T l m t gói tin UDP case ng 157 T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] ng h ng t l m t gói tin máy o ng ho c khác node khác m ng có thơng s o node m c bi node i máy ng h p máy khác m ng cho th y t l m t gói tin x p x 40% so v ng h t máy o node m ng 3.3 Th i gian tr ng h ng th i gian tr gói tin, ta nh n th y giá tr case giá tr case th k t lu n máy u cho a ch m ng có giá tr a ch m ng K t qu bình th ngu n t iá tr case th p i máy o có ng máy o khác m ng l i thông qua nhi u hop ng ng v i Hình 10 Th i gian tr gói tin Mơ hình th nghi ng d a s lý t ng truy n không b test cases c ng b i tham s c xây d m quan tr ng ng t ìv y nên mơ hình th nghi m c th c hi n Trong th c t , s ch u m t t i nh xung quanh, v y nên giá tr thu nh th c t c n ph ng bên H th ng y M c a vi c ki m t nút m ng c ng thi t b c c ki m ch nh ng c ng ng LAB s khác bi t so v i iv it ng h p c th , ví d mơi ng data center c a FTP, ho c data center c a VNPT, … Tuy nhiên báo ch gi i h n n i dung m t Vì th c hi ng c ng LAB nên s ng máy ch ng th c y có th b o m cho vi c thu th p thông s ki m tra phân tích Th c t h th ng s l T P CHÍ KHOA H nhi u, có th r IH n hàng C SAN CƠNG NGH THÔNG TIN] vi 158 c th c hi n di n m ph m vi c a báo K T LU N ã ngu n m nh ng công ngh c l a ch c bi t OpenStack hi n m t tri n khai cho cơng ty tồn th gi i ng d a thông s ng UDP, th i gian tr , t l m t gói tin OpenStack T lu m b o m t hi u su ng th t c chai Ngoài ra, k t qu c ch m ng t b hi n y r ng, v trí c a máy o c a n hi u su t, c th máy o node m ng s cho hi tc ng h p l i b i ng truy n c a máy o ng Tuy nhiên, ch m i nghiên c u gói tin UDP mơ hình nh , c n m r cho k t qu k t lu n t thông s hi ng h i gian t i, s ng nhi u lo i gói tin (TCP, UDP) v i mơ hình l n nhi u cho k t qu tin c y cao TÀI LI U THAM KH O [1] Borko Furht, Armando Escalante, Handbook of Cloud Computing, Springer, (2010) [2] P., M and T Grance., The NIST Definition of Cloud Computing, (2011) [3] Sabahi, F Cloud computing security threats and responses in Communication Software and Networks (ICCSN), 2011 IEEE 3rd International Conference on (2011) [4] Vo Nhan Van, Le Minh Chi, Nguyen Quoc Long, Nguyen Gia Nhu, and DacNhuong Le, A Performance Analysis of OpenStack Open-source Solution for IaaS Cloud Computing, in proceeding of International Conference on Computer and Communication Technologies (IC3T 2015), Advances in Intelligent Systems and Computing Vol.380,pp.141-150 Springer (2015) [5] https://wiki.openstack.org/wiki/Main_Page [6] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Openstack-conceptual-arch-folsom.jpg 159 T P CHÍ KHOA H IH C SAN CƠNG NGH THƠNG TIN] NETWORK VIRTUALIZATION PERFORMANCE ANALYSIS ON OPENSTACK CLOUD COMPUTING INFRASTRUCTURES Vo Nhan Vana, Le Minh Chib, Nguyen Quoc Longa, Le Dac Nhuongc* a The Faculty of Information Technology, Duytan University, Danang, Vietnam b Danang ICT Infrastructure Development Center, Danang, Vietnam c The Faculty of Information Technology, Haiphong University, Haiphong, Vietnam * Corresponding author: nhuongld@hus.edu.vn Article history Received: January 04th, 2016 Received in revised form: March 19th, 2016 Accepted: March 31st, 2016 Abstract Cloud computing has become popular in IT technology because of its advantages that focus on flexible, scaling, resources and services which help customers easy to build their own on-demand IT system easily Moreover, Cloud computing also can assist users to balance, share, and manage IT resources among customers to get better performance of compute and storage OpenStack, a new open source cloud computing framework which was a builtin modular architecture and focused on IaaS OpenStack also focuses on NaaS by using network virtualization technology with native opensource intergrated solution – openvswitch and supports other commercial solutions from vendors OpenStack nowadays has been popularly in business This paper does a research on network performance on OpenStack network module code named Neutron The parameters in virtualization network of OpenStack related to network performance such as throughput, package loss, time and delay of data transmission are estimated through UDP protocol using IPERF benchmarking tool Our research investigated the possible internal traffic flow patterns and evaluated network performance of each pattern on OpenStack cloud computing environment Keywords: Cloud computing; Network performance; Openstack ... service, t service OpenStack “S m ng c a OpenStack: Cung c p n n t ph bi ã ngu n m c nhu c u c a b t k kích c riêng, b gi n hóa vi c tri n khai kh r ng cao”.[4] m ng trên, OpenStack m t h th... KHOA H khơng th t IH C SAN CÔNG NGH THÔNG TIN] c m t h th ng m ng ch p trung phân a OpenStack 1.1 i n toán ám mây n l c có th cung c xu h nh ngh m t ki u máy tính m i c m r ng m t cách t c o hóa... node m ng 3.3 Th i gian tr ng h ng th i gian tr gói tin, ta nh n th y giá tr case giá tr case th k t lu n máy u cho a ch m ng có giá tr a ch m ng K t qu bình th ngu n t iá tr case th p i máy o có