Tópicos Especiais em Redes de Telecomunicações

Documentos relacionados
NFV Bruno Calou Heitor Guimarães Marcelo Maestrelli Rodrigo Siqueira Glauber Rocha Caio Ramos Jhonatas Alfradique

Tópicos Especiais em Redes de Telecomunicações

Adicionando Flexibilidade e Agilidade na Rede do SERPRO com Virtualização das Funções de Rede

Universidade do Estado do Rio de Janeiro Centro de Tecnologia e Ciências Faculdade de Engenharia. Gabriel Fontes Carvalho de Queiroz

Universidade do Estado do Rio de Janeiro Centro de Tecnologia e Ciências Faculdade de Engenharia. Rodrigo Silva Vilela Eiras

Nuvem e Virtualização Redes Programáveis

Computação em Nuvem: Conceitos, Aplicações e Desafios Miguel Elias Mitre Campista

2/5/2017 COMPUTAÇÃO EM NUVEM É IMPORTANTE? QUAL A MOTIVAÇÃO DA COMPUTAÇÃO EM NUVEM? Computação em Nuvem: Conceitos, Aplicações e Desafios.

Servidores. Um Servidor, em redes de computadores, nada mais é que um host da rede capaz de oferecer um determinado serviço a outros hosts da redes.

Trabalho de Conclusão de Curso

VIRTUALIZAÇÃO DE REDE: VISÃO DA OI. Forum Integrado de Tecnologia e Inovação 2015

QFlow: Um Sistema com Garantia de Isolamento e Oferta de Qualidade de Serviço para Redes Virtualizadas

Sistema Operacional. Prof. Leonardo Barreto Campos. 1/30

Virtualização. Eduardo Ferreira dos Santos. Novembro, Ciência da Computação Centro Universitário de Brasília UniCEUB 1 / 43

Um Mecanismo de Auto Elasticidade com base no Tempo de Resposta para Ambientes de Computação em Nuvem baseados em Containers

Estrutura do Sistema Operacional

Virtualização. Pedro Cruz. EEL770 Sistemas Operacionais

Sistemas Operacionais Aula 3

Sistema Operacionais II. Aula: Virtualização

Fundamentos de Sistemas Operacionais de Arquitetura Aberta. CST em Redes de Computadores

GT-FENDE. Carlos Raniery P. dos Santos Universidade Federal de Santa Maria

Sistemas Operacionais

vsdnemul: Emulador de Redes Definidas Por Software Usando Contêineres

Máquinas virtuais KVM com libvirt para a construção de backbones Máquinas virtuais KVM com libvirt para a construção de backbones

Hiperconvergência. Casos de uso. Rodrigo Missiaggia - Principal Solutions Architect - Red Hat 19 de Setembro 2017

PROJETO LÓGICO DE REDE

Estrutura dos Sistemas Operacionais. Adão de Melo Neto

Sistemas Operacionais Estrutura do Sistema Operacional. Arquiteturas do Kernel

Tópicos Especiais em Redes de Telecomunicações

Estrutura dos Sistemas Operacionais. Adão de Melo Neto

GT-FENDE: Ecossistema Federado para Oferta, Distribuic a o e Execuc a o de Func o es Virtualizadas de Rede RT3 - Avaliação dos resultados do

Sistemas Operacionais e Introdução à Programação. Módulo 1 Sistemas Operacionais

Curso: Redes de Computadores

Backup e Restauração Banco de Dados. Evandro Deliberal

SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

Processos ca 3 pítulo

Sistemas Operacionais

Sistemas Operacionais. Sistema de entrada e Saída

AULA 03: PROCESSAMENTO PARALELO: MULTIPROCESSADORES

Computação em nuvem (Cloud Computing)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS OPERACIONAIS SEMANA 07

Aula 4 TECNOLOGIA EM JOGOS DIGITAIS JOGOS MASSIVOS DISTRIBUÍDOS. Marcelo Henrique dos Santos

Considerações Iniciais

Sistemas de Informação. Sistemas Operacionais

Um Repositório Chave-Valor com Garantia de Localidade de Dados. Patrick A. Bungama Wendel M. de Oliveira Flávio R. C. Sousa Carmem S.

LABORATÓRIO DE SISTEMAS OPERACIONAIS. PROFª. M.Sc. JULIANA HOFFMANN QUINONEZ BENACCHIO

Subsistemas de E/S Device Driver Controlador de E/S Dispositivos de E/S Discos Magnéticos Desempenho, redundância, proteção de dados

O que é um sistema distribuído?

Estrutura dos Sistemas Operacionais. Sérgio Portari Júnior

PROVA 03/07 Segunda-feira (semana que vem)

ARQUITETURA DE SISTEMAS OPERACIONAIS. VISÃO GERAL DE UM SISTEMA OPERACIONAL Prof. André Luís Alves E. M. DR. LEANDRO FRANCESCHINI

Sistemas Operacionais. Estrutura do Sistema Operacional

Sistemas Distribuídos. Plano de Curso. Plano de Curso 04/03/12 ! EMENTA:

Extending OpenFlow for Unified Management and Control of Cloud Data Center Resources

EFICIÊNCIA E AUTO-ESCALABILIDADE NA VIRTUALIZAÇÃO DO SERVIÇO DE

Fundamentos de Sistemas Operacionais. Gerência de Memória. Prof. Edwar Saliba Júnior Março de Unidade Gerência de Memória

Sistemas Operacionais

Infra-Estrutura de Software

Hospedagem Cloud Especificação e Requisitos. Termo de Referência nº 7/2018

Fundamentos da Informática Aula 03 - Sistemas operacionais: Software em segundo plano Exercícios Professor: Danilo Giacobo

INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO ESTRUTURA DE UM SISTEMA OPERACIONAL PROFESSOR CARLOS MUNIZ

Sistemas Operacionais

3 Sistema Operacional Scriptável

Alocação de Máquinas Virtuais em Ambientes de Computação em Nuvem Considerando Compartilhamento de Memória

Karl Matthias Sean P. Kane

3 Trabalhos relacionados

Algoritmos e Lógica de Programação Sistemas Operacionais

FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES AULA 5: REDE DE ACESSO CAMADA ENLACE. Prof. LUIZ LEÃO

Aula 05. Fundamentos de Hardware e Software. Prof. Dr. Dilermando Piva Jr.

Quando Distribuir é bom

Conheça o Vivo Cloud. Soluções avançadas com as melhores tecnologias do mercado para aprimorar seus negócios. Sua empresa precisa de Cloud.

SIMULADORES E EMULADORES DE REDES DE COMPUTADORES: ASPECTOS PRÁTICOS E FUNCIONAIS.

Sistemas Operacionais. Introdução a Sistemas Operacionais

Técnicas de Virtualização e Autoconfiguração para o Projeto de Redes de Nova Geração

Estilos Arquiteturais

Redes de Comunicação de Dados

Sistemas de Detecção de Intrusão

As principais contribuições do presente trabalho são as seguintes:

SSC0611 Arquitetura de Computadores

Características de Sistemas Distribuídos

Sistemas Operacionais. BSI / UAB 2013 Hélio Crestana Guardia

Segurança da Informação

Estruturas de Sistemas Operacionais

Virtualização de hardware

William Stallings Arquitetura e Organização de Computadores 8 a Edição

Roteamento Multicaminhos em Redes Definidas por Software. Pedro H. A. Rezende Luis F. Faina Lásaro Camargos Rafael Pasquini

Algoritmos e Estruturas de Dados I. Universidade Federal de São João del-rei Pedro Mitsuo Shiroma Sala 119 Bloco 3

Introdução aos Sistemas Operacionais. Virtualização

On-The-Fly NFV: Em Busca de uma Alternativa Simples para a Instanciação de Funções Virtualizadas de Rede

INTRODUÇÃO A SISTEMAS OPERACIONAIS

Tarefa T 2 - Provisão de QoS com Isolamento na Infraestrutura. I Workshop do Projeto ReVir Recife, 14/03/2012

Banco de Dados II. Administrador de Banco de Dados - DBA. Portela

Transcrição:

Tópicos Especiais em Redes de Telecomunicações SDN e NFV Prof. Rodrigo de Souza Couto

PARTE 2 NETWORK FUNCTION VIRTUALIZATION (NFV) 2

Bibliografia Esta aula é baseada nos seguintes trabalhos: Dissertação de Mestrado de Gabriel Fontes Carvalho de Queiroz http://www.pel.uerj.br/bancodissertacoes/dissertacao_ga briel_queiroz.pdf Dissertação de Mestrado de Rodrigo Silva Vilela Eiras http://www.pel.uerj.br/bancodissertacoes/dissertacao_ro drigo_eiras.pdf 3

Middleboxes Equipamentos dedicados, de alto desempenho Exemplos: Tradução de Endereços de Rede (NAT), proxy etc. Custo, arquitetura, coexistência entre fabricantes Gerenciamento difícil Interfaces de Programação de Aplicação (APIs) diferentes Funções de rede (NFs) atreladas ao hardware Alta relação entre hardware e software Funções diferentes não podem compartilhar hardware 3

Redes tradicionais Dependência de middleboxes Infraestrutura engessada e baixa escalabilidade Expansão, manutenção e instalação prejudicadas Desperdício de recursos Como garantir flexibilidade e reduzir custos capitais e operacionais? 4

Virtualização de Funções de Rede Equipamentos genéricos, desacoplamento entre hardware e software Flexibilidade no gerenciamento e na orquestração de NFs Compartilhamento de hardware por NFs diferentes Melhor utilização, menos desperdício de recursos Redução de desempenho esperada Alternativa: algoritmos mais robustos, coleta de informações etc. 5

Funções de Rede em NFV Funções de rede instanciadas em máquinas virtuais (VMs) Tanto em servidores locais quanto remotos Melhora na elasticidade da rede Alocação dinâmica e ajuste de capacidade Criação de diferentes serviços a partir da ligação de VNFs 6

Encadeamento de Funções de Serviço Serviços como sequências de VNFs ordenadas Mudar a ordem, a capacidade ou a função muda o serviço Proxy Firewall NAT Posicionamento de SFCs na infraestrutura de rede 7

Arquitetura ETSI da NFV Funções Virtuais de Rede (VNFs) VNF VNF VNF VNF VNF Infraestrutura NFV (NFVI) Computação Recursos Virtuais Rede Armazenamento Gerenciamento e Orquestração (MANO) Camada de Virtualização Recursos Físicos Computação Rede Armazenamento 9

Infraestrutura NFV Camada mais básica da arquitetura Computação Recursos das VMs e dos enlaces virtuais Infraestrutura NFV (NFVI) Recursos Virtuais Rede Armazenamento Cria abstrações e desacopla as VNFs dos equipamentos físicos Computação Camada de Virtualização Recursos Físicos Rede Armazenamento Recursos dos servidores e enlaces físicos 10

Funções Virtuais de Rede Funções Virtuais de Rede (VNFs) VNF VNF VNF VNF VNF Funcionam sobre a NFVI e estão no topo da arquitetura Módulo de software que oferece os serviços dos middleboxes em servidores genéricos Pode ser composta por vários componentes internos e implementada em uma ou mais VMs 11

Formação dos serviços VNF VNF VNF VNF VNF Representações em alto nível das VNFs ligadas em SFC Depende da ordem, tipos de VNF, capacidade requisitada etc. Capacidade: banda, armazenamento em disco, memória etc. Existe SFC fora de NFV Mais laborioso Software atrelado ao hardware Interligar os dispositivos físicos na infraestrutura Mais propenso a erro, gerenciamento e provisionamento difíceis Uma vantagem Gerenciamento em um nível: serviço middlebox 12

Exemplos de SFCs Firewall Proxy NAT DPI (0,1) (1,2) Banda = 175 Capacidade = 500 NAT (1,3) Firewall Proxy NAT (0,1) (1,2) Banda = 100 Capacidade = 225 (0,1) (1,2) Balanceamento de Carga DPI IDS Firewall NAT (1,0) (0,2) NAT Proxy Firewall (0,1) (1,2) (0,2) 13

Gerenciamento e Orquestração Gestão dos recursos físicos e de software que suportam a virtualização da infraestrutura Gerencia o ciclo de vida das VNFs Gerenciamento e Orquestração (MANO) Destina-se a todas as tarefas de gerenciamento da infraestrutura Interage tanto com a NFVI quanto com as VNFs 15

Componentes do MANO Gerenciamento e Orquestração (MANO) Orquestrador NFV (NFVO) Repositório de dados VNFs Recursos Virtuais Recursos Físicos Gerenciador de VNFs (VNFM) Gerenciador de Infraestrutura Virtual (VIM) 16

Arquitetura da NFV Define o acesso dos serviços à NFVI e o compartilhamento de recursos entre VNFs Alocação, remoção e migração de VNFs Cria serviços fim a fim e gerencia a topologia de VNFs Orquestrador NFV (NFVO) Reúne informações que são acessadas por outros blocos Repositório de dados Catálogos de instâncias, serviços, recursos e capacidades Controle e gerenciamento da interação entre VNFs e recursos da NFVI Gerenciador de VNFs (VNFM) Gerenciador de Infraestrutura Virtual (VIM) Virtualização dos recursos físicos Coleta de informações, planejamento de capacidade e monitoramento

NFV vs SDN Principais diferenças A SDN promove a flexibilidade ao desacoplar planos de dados e de controle A NFV desacopla função de rede do equipamento no qual é implementada Em SDN, a rede é programada remotamente através do controlador Em NFV, as VNFs e as VMs são gerenciadas remotamente A NFV está mais associada às funções de rede e aos serviços e está um patamar acima da SDN A SDN está mais associada ao processo de decisão e encaminhamento de pacotes

Virtualização de Máquina Possibilita que diversas máquinas virtuais executem em uma mesma máquina física Naturalmente, reduz desempenho se comparado com utilização apenas de máquinas físicas Grande desafio na área de NFV Tipos de virtualização Virtualização Tradicional Completa Para-virtualização Virtualização Leve 18

Virtualização Tradicional Consiste em isolar completamente as máquinas virtuais (VMs) hospedadas em uma mesma máquina física Máquinas virtuais possuem sistemas operacionais independentes e que podem diferir entre si Utiliza um hypervisor, que traduz as instruções das VMs para a máquina física Camada de software entre as VMs e o hardware 19

Virtualização Completa 20

Exemplo:KVM 21

Exemplo:KVM KVM trata da alocação de recursos, como memória e CPU, e Qemu trata da emulação de dispositivos, como o disco. 22

Exemplo:KVM VMs são processos comuns no Linux 23

Algumas vantagens e desvantagens Vantagem Permite que sistemas operacionais das VMs sejam agnósticos em relação à virtualização Desvantagem Tradução de mensagens pelo hypervisor provoca queda de desempenho 24

Para-virtualização VMs estão cientes da virtualização Algumas instruções são executadas diretamente no hardware (ou não precisam de tradução pelo hypervisor) 25

Para-virtualização 26

Exemplo: Xen

Exemplo: Xen Pacotes podem ser encaminhados às VMs com bridge de software, roteador de software ou por acesso direto à placa de rede

Exemplo: KVM com VirtIO 29

Algumas vantagens e desvantagens Vantagem Melhor desempenho em relação à virtualização completa Desvantagem Necessidade de modificar o sistema operacional da VM 30

Virtualização Leve Baseada em contêineres ao invés de VMs Contêineres compartilham o mesmo sistema operacional Não há hypervisor Ou seja, não há tradução de mensagens Isolamento é realizado por mecanismos como cgroups e namespaces Cgroups: Limita recursos como memória e CPU Namespaces: Isola parâmetros de cada contêiner, como usuários criados, Ids de processos, diretórios, etc. Recursos são confinados em um contêiner Grupos de contêineres podem compartilhar mesmo namespace ou mesmos recursos limitados no cgroup 31

Virtualização Leve Contêiner pode ser criado de acordo com as necessidades de suas aplicações P.ex., não é necessário alocar certas variáveis do sistema operacional para um contêiner que executará apenas uma aplicação muito específica 32

Virtualização Leve 33

Exemplo: Docker 34

Algumas informações sobre o Docker Tem se tornado muito popular recentemente Crescimento de 40% no uso entre 2015 e 2016 É baseado no tradicional LXC (Linux Containers) 35

Algumas vantagens e desvantagens Vantagens Melhor desempenho se comparado à virtualização tradicional Inicialização mais rápida Capacidade de criar uma grande quantidade de contêineres dentro de uma mesma máquina física Desvantagens Menor isolamento se comparado à virtualização tradicional Contêineres possuem o mesmo sistema operacional 36

Comparativo entre VMs e contêineres 37

Alguns resultados comparativos entre KVM e Docker Dissertação de Mestrado de Rodrigo Eiras Veja mais detalhes e resultados em http://www.pel.uerj.br/bancodissertacoes/dissertacao_rodri go_eiras.pdf Utilização de um Proxy HTTP como VNF Comparação entre KVM e Docker Resultado preliminar Tempo médio de instanciação de uma VNF Docker: 4 ± 0,5 segundos KVM: 52 ± 12,5 segundos 38

Cenário de Testes 39

Resultado Tempo médio de processamento de uma requisição 40

Conclusão dos Resultados No cenário utilizado, Docker apresentou um desempenho superior ao KVM, próximo do Linux Nativo Apesar do melhor desempenho do Docker, aplicações que necessitam de isolamento podem ser prejudicadas Para-virtualização pode ser uma opção 41