On time-based strategies for optimizing flow tables in SDN

Abstract

Software Defined Networking (SDN) has allowed network operators to greatly improve traffic control through finer-grained network policies. However, finer-grained policies often increase the number of forwarding rules in flow tables, thus aggravating resource scarcity and performance. To tackle current limitations, a promising approach is to use time-based strategies for flow table control. Such strategies attempt to optimize the duration of rules to improve performance. In this work, we characterize the key properties of time-based strategies and discuss their implications on existing SDN networks. In particular, we investigate the effects on the number of rule reinstallations, a key concern that has major influence on flow completion times. Extensive experimentation is performed using representative workloads and accurate parameter sensitivity analysis. Our main findings indicate that strategies proposed in literature are still far from optimal and that their performance depends heavily on a precise parameterization. Additionally, important insights are provided to help understanding the benefits and limitations of current timebased strategies. These insights are useful for designing new forwarding devices, and provide the foundations for novel flow table optimization strategies to be investigated.

As Redes Definidas por Software (SDN) permitiram um aperfeiçoamento no controle de tráfego em rede de computadores através do suporte à implantação de políticas de rede com alta granularidade. No entanto, tais políticas causam um aumento expressivo no número de regras de encaminhamento que devem ser instaladas nas Tabelas de Fluxos, agravando problemas de desempenho e escassez de recursos. Para enfrentar essas limitações, uma alternativa é utilizar estratégias temporais para controlar o uso dessas tabelas. Essas estratégias tentam otimizar a duração das regras de encaminhamento, reduzindo o número de regras presentes nas tabelas ao longo do tempo. Neste trabalho, nós caracterizamos as principais propriedades das estratégias temporais e discutimos suas implicações sobre as SDNs. Em particular, nós investigamos o efeito sobre o número de reinstalações de regras, fator determinante no tempo de conclusão dos fluxos. Com base em extensa experimentação feita sobre cargas de trabalho representativas e uma análise acurada de sensibilidade de parâmetros, nossos resultados indicam que as estratégias propostas na literatura estão longe do cenário ótimo e que o seu desempenho depende fortemente de uma parametrização adequada. Ademais, nossas conclusões ajudam a entender os benefícios e limitações das estratégias atuais, sendo úteis no desenvolvimento de novos dispositivos de encaminhamento bem como na construção dos fundamentos para que novas estratégias de otimização das tabelas de fluxos sejam investigadas.