Roteamento por múltiplos caminhos : explorando a operação híbrida entre os planos de dados e de controle

Abstract

A programabilidade do plano de controle, habilitada sobretudo por SDN (Software-Defined Networking), trouxe novas possibilidades às práticas já consolidadas de gerenciamento e planejamento na área de redes de computadores. No entanto, estratégias que executam ações pontuais na manipulação dos fluxos de dados precisam de mecanismos mais dinâmicos com atuação além do plano de controle. Esse nível de gerenciamento pode ser efetivamente explorado por meio de interações mais robustas com o plano de dados, onde as decisões e respostas reativas podem ser executadas na velocidade do processamento de pacotes. A arquitetura P4 atinge o objetivo fornecendo diretivas que permitem definir o comportamento do hardware que executa as tarefas de encaminhamento de pacotes, trazendo a capacidade de programação para esse nível. Esta dissertação apresenta uma estratégia de roteamento multipath que utiliza uma arquitetura híbrida SDN e P4. No plano de dados, P4 e a abstração Flowlet são usadas para ativamente efetuar balanceamento de carga e roteamento através de caminhos assimétricos, além do monitoramento dos links ativos medindo a latência de cada rota paralela. No plano de controle, logicamente centralizado, a visão geral da rede é aproveitada para executar tarefas passivas mais elaboradas, que incluem o mapeamento de caminhos, a configuração de dispositivos e a atualização de rotas de forma assíncrona. Essa interação constitui a interface de comunicação entre os dispositivos de encaminhamento e o controlador e pode ser expandida para acomodar outras estratégias que atuam de forma centralizada para construir um entendimento dinâmico do ambiente e auxiliar no gerenciamento. Os resultados obtidos através da avaliação experimental apontam tempos favoráveis para transferências FCT (Flow Completion Time) nas estratégias que consideram o histórico de latência. Esses dados são coletados por meio do processo de medição dinâmica realizado pelos switches e enviados ao controlador que prossegue com a análise e a substituição de rotas conforme a demanda.