I SDN stateful data plan, switchar kan köra algoritmer för att bearbeta trafik baserat på lokala stater. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att avlasta beslut från styrenheten till växlarna, vilket minskar latensen för att reagera på nätverkshändelser. Vi anser distribuerade nätverksapplikationer som behandlar trafik vid varje switch baserat på lokala kopior av nätverksomfattande stater. Att replikera ett tillstånd över flera switchar innebär många utmaningar, eftersom antalet statliga repliker och deras placering påverkar både datatrafiken och synkroniseringstrafiken bland replikerna. I vårt arbete formulerar vi det optimala placeringsproblemet för replikerade stater, med hänsyn till datatrafik routing, för att säkerställa att nätverksapplikationerna påverkar rätt trafikflöden, och synkroniseringstrafiken mellan repliker, för att säkerställa tillståndssammanhållning. På grund av den höga komplexitet som krävs för att hitta den optimala lösningen föreslår vi en approximerad algoritm som kan skalas till stora nätverksinstanser. Vi visar numeriskt att denna algoritm, trots sin enkelhet, approximerar ganska bra den optimala lösningen. Vi visar också de positiva effekterna av att replikera staterna med avseende på singlereplica-scenariot, som hittills beaktats i litteraturen. Slutligen ger vi en asymptotisk analys för att hitta det optimala antalet repliker. Programvara Definierad Networking (SDN), Stateful data plane, State replikation. switchar kan fatta lokala beslut utan att förlita sig på ingripande av en SDN-controller [5]. Detta faktum har många huvudsakliga positiva effekter. För det första förbättrar det reaktiviteten hos nätverksapplikationer genom att minska kommunikationen och latency overhead på grund av interaktionen med regulatorn. För det andra minskar det beräkningsbördan för styrenheten för att upprätthålla rätt nätverksbeteende [6]. Slutligen möjliggör tillgången på statsvariabler nya finkorniga nätverkstillämpningar [7], eftersom beslut nu kan fattas per förpackning i strid med den kanoniska SDN-basen per flöde. Tillgängligheten av lokala tillståndsvariabler (benämns helt enkelt som "tillstånd" i följande) och förmågan att köra lokala program (dvs. ändliga tillståndsmaskiner) baserat på sådana tillstånd öppna ett nytt perspektiv, eftersom nu distribuerade algoritmer kan utformas för att köras i switchar över nätverket. Detta gör det möjligt att utöka skalbarheten hos många nätapplikationer tack vare dess distribuerade karaktär. I synnerhet, på ett annat sätt än tidigare arbeten, fokuserar vi på det specifika scenario där nätapplikationen körs lokalt i statliga växlar baserade på vissa icke-lokala stater. För tillämpningar som genomför nätomfattande politik, kan värdet av en stat vara "global" över flera switchar och varje switch har bara en lokal replika av staten. Nya arbeten, såsom [8], har visat den praktiska genomförbarheten av detta tillvägagångssätt genom att utnyttja tillgängliga programmerbara dataplan, såsom P4 [3] och Open Packet Processor (OPP) [4]. När ett givet tillstånd replikeras över flera omkopplare, två grundläggande och kopplade frågor måste behandlas: Hur många repliker behövs? I vilka växlar för att placera sådana kopior? Det optimala svaret måste ta upp många frågor. För det första måste alla trafikflöden passera minst en strömbrytare som har ett tillstånd som påverkar (eller påverkas av) flödet. Att styra ett flöde inte längs den kortaste vägen ökar dock datatrafiken på nätet, vilket försämrar den totala nätprestandan. Således, ur datatrafikens synvinkel, skulle det vara bekvämt att öka antalet repliker tills åtminstone en replika är närvarande längs den kortaste vägen av varje flöde. Samtidigt kommer att anta repliker på bekostnad av att hålla replikerna synkroniserade. Detta kräver interaktionen mellan de växlar som håller replikerna och därmed introducerar en synkroniseringstrafik, som ökar med antalet repliker och därmed påverkar den totala erbjudna belastningen på nätet, vilket försämrar nätverksprestandan. Med tanke på synkroniseringstrafiken skulle det därför vara praktiskt att minska antalet repliker så mycket som möjligt. Sammanfattningsvis beror det optimala urvalet av antalet repliker och deras placering på avvägningen mellan datatrafik och synkroniseringstrafik.
Arbetet i REF kan användas som byggsten för LOADER (dvs. optimeringsmotorn), som tillhandahåller programmeringsramen och genomförandet för replikerade tillstånd.
Optimal state replication in stateful data planes
{'venue': 'ArXiv', 'journal': 'ArXiv', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}