Môi trường thử nghiệm ñược xây dựng nhằm theo dõi mạng trung tâm dữ liệu được thiết kế theo đồ hình Fattree có khả năng mở rộng tùy biến giống với đồ hình Elastic Tree khi cần thiết. Hệ thống giả lập ñược thiết kế như hình vẽ trên. Khi có một luồng mới xuất hiện trong mạng, khối ñịnh tuyến sẽ dựa vào thông tin hiện thời trong mạng ñược cung cấp bởi khối giám sát (Monitoring) ñể ñịnh tuyến tìm đường đi tạm thời cho luồng này, sao cho khả năng xảy ra q tải là ít nhất (đường ñi hợp lý nhất có thể). ðịnh kỳ, khối giám sát sẽ thực hiện thống kê lưu lượng hiện thời trong mạng, trạng thái của các switch và link. Khối tối ưu
(Optimizer) sử dụng các thơng tin thống kê từ đó tính tốn các switch, link cần dùng sao cho tối ưu về mặt năng lượng. Khối điều khiển cơng suất (Power Controller) sẽ bật tắt các link, switch cần thiết khi có thơng tin từ bộ tối ưu. Khối Routing (định tuyến) tìm đường ñi mới (nếu có) cho các luồng theo topo hiện thời.
2.1.1 Khối theo dõi mạng (Monitoring)
Khối này có nhiệm vụ định kỳ thu thập thông tin về mạng, các thông tin này bao gồm: thơng tin về trạng thái đồ hình, thơng tin về lưu lượng trong mạng, thông tin về trạng thái năng lượng sử dụng. Các thông tin này khi thu thập xong sẽ ñược sử dụng bởi các khối khác: khối tối ưu, khối ñịnh tuyến, khối hiển thị. Khối này cũng được xây dựng trên POX với ngơn ngữ lập trình Python, sử dụng các API của POX để tương tác với hệ thống các Switch, máy chủ và tiến hành các thông số thống kê.
2.1.2 Khối tối ưu (Optimizer)
Khối tối ưu (Optimizer) dựa theo sự thay ñổi về lưu lượng và đồ hình mạng ở thời điểm hiện tại để đưa ra các quyết ñịnh tắt, bật switch, link một cách hợp lý sao cho năng lượng tiết kiệm tối ña mà khơng ảnh hưởng tới hoạt động của bộ định tuyến tức là dữ liệu vẫn có thể truyền trong mạng một cách bình thường. Khối tối ưu được xây dựng là một ứng dụng của bộ ñiều khiển mạng POX, sử dụng ngôn ngữ Python và các API mà POX cung cấp.
2.1.3 Khối ñịnh tuyến (Routing)
Khối định tuyến có tác dụng triển khai giải thuật định tuyến để thơng tin có thể lưu thơng bình thường trong tồn bộ mạng tại bất cứ thời ñiểm nào. Khối ñịnh tuyến cũng tương tự như khối tối ưu, khối này ñược xây dựng là một ứng dụng của bộ ñiều khiển mạng POX, sử dụng ngôn ngữ Python và các API mà POX cung cấp để điều khiển mạng.
2.1.4 Khối điều khiển cơng suất (Power Control)
Khối ñiều khiển công suất chủ yếu làm nhiệm vụ bật/tắt switch, link. Khối này nhận lệnh từ khối tối ưu và thực hiện ra lệnh cho các switch. Về mặt phần mềm, khối điều khiển cơng suất gắn liền với khối tối ưu như một module duy nhất. Hiện
tại công cụ mô phỏng mạng chưa cho phép tắt bật các switch nên phải tiến hành tích hợp thêm các API vào Mininet để có thể tắt bật được các switch. Nhưng tắt bật các switch trên công cụ mô phỏng hồn tồn khác với trên thực tế rất nhiều, vì q trình khởi động và tắt trên thực tế địi hỏi nhiều thời gian và nhiều tiến trình khác nhau trong khi công cụ mô phỏng chỉ cần thực hiện vài dịng lập trình. Theo một số nghiên cứu cho thấy quá trình khởi ñộng nhanh nhất khoảng 30s với Quanta switch, ngồi ra cịn kèm theo việc khởi ñộng các thiết bị phụ trợ khác. Trong tương lai xu thế thiết kế các switch có thể bật tắt nhanh và hoạt ñộng chính xác ngay sau khi khởi động nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng trong trung tâm dữ liệu.
2.1.5 Khối phát lưu lượng (Traffic Generators)
Khối phát lưu lượng chính là bộ D-ITG được sử dụng ñể tạo ra lưu lượng luân chuyển trong mạng. Khối phát lưu lượng ñược xây dựng với ý nghĩa để kiểm nghiệm độ chính xác của thuật tốn tối ưu. Rất khó xây dựng hay tái tạo lại được chính xác lưu lượng thực tế trong mạng trung tâm dữ liệu vì điều này là rất phức tạp. Bộ phát lưu lượng sẽ ñược xây dựng theo một số kịch bản mô phỏng như tiến hành phát lưu lượng giữa các host trong mạng. Khối phát lưu lượng D-ITG ñược ñề cập tới trong tài liệu [1]
2.1.6 Khối hiển thị (Viewer)
Khối hiển thị có nhiệm vụ hiển thị các trạng thái hiện tại của các thiết bị trong mạng, bao gồm trạng thái hoạt ñộng, năng lượng tiêu tốn và lưu lượng chuyển qua thiết bị. ðồng thời cũng cho biết tốc ñộ của dữ liệu ñi qua mạng, phần trăm năng lượng tiết kiệm ñược và vẽ ñược ñồ thị về mối quan hệ giữa năng lượng tiêu tốn và lưu lượng của dữ liệu ñi qua mạng. Các thơng tin này được lấy từ khối theo dõi mạng. Khối hiển thị sử dụng thư viện hỗ trợ lập trình giao diện PyQt và ngơn ngữ Python để tạo ra giao diện theo dõi thơng tin mạng trực quan, sinh động.
2.1.7 ðồ hình mạng trung tâm dữ liệu (data center network)
Kiến trúc mạng giả lập mạng trung tâm dữ liệu sử dụng là kiến trúc Fat-Tree 3 lớp với số port ở mỗi switch là k=4 hoặc 6 tương ñương với 16 hoặc 54 host. Sử
dụng cơng cụ Mininet cho phép xây dựng được một mạng giống như trong thực tế bao gồm việc tạo ra các switch, server, link liên kết giữa các thành phần mạng với nhau. Mininet cho phép tắt bật các link liên kết và có thể lập trình thêm để tiến hành bật tắt các switch và server.
2.2 Giả lập mạng trung tâm dữ liệu
Topo mạng ñược sử dụng ñể thực hiện mơ phỏng là kiến trúc Fat-Tree 3 lớp, được tạo bởi 20 switch 4 ports, hỗ trợ kết nối tổng cộng là 16 server. Topo ñược chia làm 4 Pod, mỗi Pod có chứa 4 switch trong đó có 2 Aggregate switch và 2 edge switch và có 4 core switch.
Topo ñược xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình python được tích hợp thẳng vào Mininet giống như một thành phần của công cụ mô phỏng này.