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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/5912
Tipo do documento: Dissertação
Title: Investigação sobre Tolerância a Falhas em Controladores SDN Distribuídos e Implementação de um Algoritmo de Difusão Atômica Hierárquico e Sem líder
Other Titles: Investigation of Fault Tolerance in Distributed SDN Controllers and Implementation of a Hierarchical and Leaderless Atomic Broadcast Algorithm
Autor: Ruchel, Lucas Vinicius 
Primeiro orientador: Camargo, Edson Tavares de
Primeiro coorientador: Turchetti, Rogerio Correa
Primeiro membro da banca: Camargo, Edson Tavares de
Segundo membro da banca: Turchetti, Rogério Correa
Terceiro membro da banca: Rodrigues, Luiz Antônio
Quarto membro da banca: Galante, Guilherme
Quinto membro da banca: Alchieri, Eduardo
Resumo: O avanço da Internet permitiu que uma imensa quantidade de dados fosse gerada a cada dia. A fim de absorver todo o crescimento da Internet, a infraestrutura da rede teve que aumentar tanto em capacidade quanto em número de dispositivos. Com isso, surgiram paradigmas para maximizar o gerenciamento e controle da infraestrutura de rede. Dentre os paradigmas existentes, as Redes Definidas por Software (SDN) permitem que as redes sejam flexíveis através da separação do plano de dados e do plano de controle. No entanto, distribuir o plano de controle em múltiplos controladores apresenta desafios relacionados à capacidade de tolerar falhas e a manutenção das regras e políticas de redes de maneira consistente entre os vários controladores. O objetivo desta dissertação é avaliar extensivamente o plano de controle SDN distribuído e os algoritmos para manter a consistência que permitam obter alto desempenho. Como resultado, este trabalho apresenta duas contribuições. A primeira contribuição realiza uma investigação dos mecanismos de tolerância a falhas e consistência de rede nos principais controladores distribuídos encontrados na literatura, ou seja, os controladores ONOS e Opendaylight (ODL). Ambos foram investigados e avaliados em relação aos diferentes algoritmos empregados para tolerar falhas e manter a consistência no plano de dados e no plano de controle. Os resultados obtidos demonstraram como cada um dos controladores lidou com os diferentes tipos de falhas, bem como métricas de desempenho entre eles. A segunda contribuição apresenta o projeto e avaliação de um algoritmo de difusão atômica hierárquico sem-líder (chamado de AnyABCast). Importante destacar que tanto ONOS quanto ODL utilizam uma abordagem de consenso em que existe um líder usando o algoritmo de consenso Raft. O algoritmo implementado visa distribuir o custo de ordenar as regras e políticas de rede entre todos os processos. Os experimentos foram executados em um ambiente simulado e em uma rede local. Na rede local, o algoritmo foi implementado com o apoio do framework distribuído Akka.io e comparado com uma implementação do algoritmo Raft presente no Apache Ratis. Os experimentos demonstraram que no ambiente simulado o AnyABCast apresenta desempenho superior tanto com e sem-falhas. Já no ambiente real, o AnyABCast apresentou desempenho superior somente na abordagem sem-falhas.
Abstract: The growth of the Internet in recent years has meant that an immense amount of data is produced every day. The network infrastructure, due to the growth of the Internet, had to increase both in capacity and in the number of devices. As a result, new paradigms have emerged to maximize the management and control of the network infrastructure. Among the existing paradigms, Software Defined Networks (SDN) allow networks to be flexible through the separation of the data plane and the control plane. However, the control plane distributed across multiple controllers presents challenges related to being able to tolerate faults and maintaining network rules and policies consistently across multiple controllers. The objective of this master’s thesis is to extensively evaluate the distributed SDN control plane and the algorithms to maintain consistency that allow achieving high performance. As a result, this work presents two contributions. The first contribution carries out an investigation of the fault tolerance and network consistency mechanisms in the main distributed controllers found in the literature, that is, the ONOS and Opendaylight (ODL) controllers. The controllers were investigated and evaluated in relation to the different algorithms used to tolerate failures and maintain consistency in the data plane and in the control plane. The results obtained showed how each of the controllers dealt with the different types of failures, as well as performance metrics between them. The second contribution presents the design and evaluation of a leaderless hierarchical atomic broadcast algorithm (called AnyABCast). It is important to note that both ONOS and ODL use a consensus approach in which there is a leader using the consensus algorithm Raft. The implemented algorithm aims to distribute the cost of ordering network rules and policies among all processes. The experiments were performed in a simulated environment and on a local network. On the local network, the algorithm was implemented with the support of the distributed framework Akka.io and compared with an implementation of the Raft algorithm in Apache Ratis. The experiments showed that in the simulated environment AnyABCast presents superior performance both with and without faults. In the real environment, AnyABCast presented superior performance only in the flawless approach.
Keywords: ONOS
Opendaylight
Tolerância a falhas
SDN
Difusão atômica
ONOS
ODL
Fault tolerance
SDN
Atomic Broadcast
CNPq areas: Ciência da Computação
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Campun: Cascavel
Citation: RUCHEL, Lucas Vinicius. Investigação sobre Tolerância a Falhas em Controladores SDN Distribuídos e Implementação de um Algoritmo de Difusão Atômica Hierárquico e Sem líder. 2022. 98 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/5912
Issue Date: 14-Feb-2022
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação (CVL)

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