Razvoj i implementacija LBORU metode za dinamičko balansiranje opterećenja servera u hibridnim SDN mrežama

Abstract

Softverski definisano umrežavanje (SDN) pruža mnoge prednosti, uključujući programiranje saobraćaja, agilnost, i automatizaciju rada mreže. Međutim, finansijska ograničenja ispoljena kroz tehničke (npr. skalabilnost, tolerancija grešaka, bezbednost) i ponekad, poslovne izazove (korisnikovo prihvatanje i poverenje mrežnih operatora) čine provajdere nesigurnim pri tranziciji na potpunu implementaciju SDN-a. Stoga, inkrementalna primena SDN funkcionalnosti kroz postavljanje ograničenog broja SDN uređaja među tradicionalne uređaje, predstavlja racionalno i efikasno okruženje koje klijentima može ponuditi moderne usluge, sa razmenom ogromne količine podataka. Međutim, iako hibridna SDN mreža pruža mnoge prednosti, takođe poseduje i specifične izazove. Ovo istraživanje daje odgovor na jedan od ovih izazova predstavljanjem istraživanja i razvoja nove šeme balansiranja opterećenja u hibridnom okruženju koje čini minimalan broj SDN uređaja (jedan kontroler i jedan svič). Izložena je nova šema balansiranja opterećenja koja nadzire trenutne indikatore opterećenja servera i primenjuje višeparametarsku metriku pri raspodeli veza kako bi se balansiralo opterećenje servera na što je moguće efikasniji način. Osnovu nove šeme balansiranja opterećenja čini kontinualno praćenje indikatora opterećenja servera i implementacija višeparametarske metrike (CPU load, I/O Read, I/O Write, Link Upload, Link Download) za raspoređivanje veza ka serverima. Testiranje obavljeno na serverima ima za cilj što efikasnije balansiranje opterećenja servera. Dobijeni rezultati pokazali su da se ovim mehanizmom postižu bolje performanse mreže nego kod postojećih šema balansiranja opterećenja u tradicionalnim i SDN mrežama. Štaviše, predložena šema za balansiranje može se koristiti pri realizaciji raznih usluga i primeniti u bilo kom klijent-server okruženju.

Software-defined networking (SDN) provides many benefits, including traffic programmability, agility, and network automation. However, budget constraints burdened with technical (e.g., scalability, fault tolerance, security issues) and, sometimes, business challenges (user acceptance and confidence of network operators) make providers indecisive for full SDN deployment. Therefore, incremental deployment of SDN functionality through the placement of a limited set of SDN devices among traditional devices represents a rational and efficient environment that can offer customers modern and more data-intensive services. However, while hybrid SDN provides many benefits, it also has specific challenges addressed in the literature. This research answers one of these challenges by presenting the research and development of a new load balancing scheme in the hybrid SDN environment built with a minimal SDN device set (controller and one switch). This dissertation proposes a novel load balancing scheme to monitor current server load indicators and apply multi-parameter metrics for scheduling connections to balance the load on the servers as efficiently as possible. The base of the new load balancing scheme is continuous monitoring of server load indicators and implementations of multi-parameter metrics (CPU load, I/O Read, I/O Write, Link Upload, Link Download) for scheduling connections. The testing performed on servers aims to balance the server’s load as efficiently as possible. The obtained results have shown that this mechanism achieves better results than existing load balancing schemes in traditional and SDN networks. Moreover, a proposed load balancing scheme can be used with various services and applied in any client-server environment.