Placement Module for Distributed SDN/NFV Network Emulation

Description

With the increased complexity of today's networks, emulation has become an essential tool to test and validate a new proposed networking solution. As these solutions also become more and more complex with the introduction of softwarization, network function virtualization, andartificial intelligence, there is a need of scalable tools to carry out resource intensive emulations. To this end, distributed emulation has been proposed. However, distributing a network emulation over a physical platform requires to choose carefully how the experiment is run over the equipment at disposal. In this work, we evaluate the placement algorithms which were proposed for, and implemented in, existing distributed emulation tools. We show that they may lead to bad placements in which several hardware resources such as link bandwidth, CPU, and memory are overloaded. Through extensive experiments, we exhibit the impact of such placements on important network metrics such as real network bandwidth usage and emulation execution time, and show that they may lead to unreliable results and to a waste of platform resources.To deal with this issue, we propose and implement a new placement module for distributed emulation. Our algorithms take into account both link and node resources and minimize the number of physical hosts needed to carry out the emulation. Through extensive numerical evaluations, simulations, and experiments, we show that our placement methods outperform existing ones leading to reliable experiments using a minimum number of resources.

Abstract (French)

Avec la complexité croissante des réseaux actuels, l'émulation est devenue un outil essentiel pour tester et valider une nouvelle solution réseau.Comme ces solutions deviennent également de plus en plus complexes avec l'introduction des réseaux logiciels, de la virtualisation des fonctions réseau et de l'intelligence artificielle, il est nécessaire de disposer d'outils qui passent à l'échelle pour réaliser des émulations intensives en ressources. A cette fin, il a été proposé de distribuer les émulations. Cependant, la distribution d'une émulation de réseau sur une plate-forme physique nécessite de choisir avec soin la manière dont l'expérience est menée sur l'équipement à disposition. Dans ce travail, nous évaluons les algorithmes de placement qui ont été proposés et implémentés dans les outils d'émulation distribuée existants. Nous montrons qu'ils peuvent conduire à de mauvais placements dans lesquels plusieurs ressources matérielles telles que la bande passante de liens, le processeur et la mémoire peuvent être surchargés. Grâce à des expériences approfondies, nous montrons l'impact de ces placements sur des paramètres importants du réseau tels que l'utilisation réelle de la bande passante et le temps d'exécution de l'émulation, et nous montrons qu'ils peuvent conduire à des résultats peu fiables et `a un gaspillage des ressources de la plate-forme. Pour traiter cette question, nous proposons et implémentons un nouveau module de placement pour l'émulation distribuée. Nos algorithmes prennent en compte les ressources des liens et des nœuds et minimisent le nombre d'hôtes physiques nécessaires pour réaliser l'émulation. Grâce à des évaluations numériques, des simulations et des expériences poussées, nous montrons que nos méthodes de placement sont plus performantes que les méthodes existantes, ce qui permetde réaliser des expériences fiables en utilisant un nombre minimal de ressources.

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