ОГУ

1/15

Исследования программно-конфигурируемых сетей в Оренбургском

государственном университете

Шухман А.Е., зав. кафедрой геометрии и компьютерных наук Оренбургского госуниверситета, к.п.н, доцент

Совещание консорциума «ПКС – технологии в научной и образовательной среде»

11.03.2014, Москва

shukhman@gmail.com

ОГУ

2/15

Выполненные проекты в рамках ФЦП «Исследования и разработки...»

Анализ и разработка методов и алгоритмов управления сетевыми ресурсами в распределенных вычислительных центрах обработки данных на основе программно-конфигурируемых компьютерных сетей

июнь 2012 г. – июль 2013 г. Создание типовых программных решений для

управления корпоративной беспроводной инфраструктурой на основе программно-конфигурируемых сетей

март 2013 г. – август 2013 г.

ОГУМодель распределенного

вычислительного ЦОД с ПКС его сегментов

Структурная модель распределенного вычислительного ЦОД

с ПКС его сегментов

Математическая модель параллельной вычислительной

задачи

Математическая модель сети передачи данных

Модель облачной системы распределенного вычислительного

ЦОД с ПКС его сегментов

 Математическая модель вычислительной задачи

грид-системы

Модель вычислительной грид-системы поверх облачной системы

3/15

Комплекс разработанных моделей для распределенных вычислительных ЦОД

ОГУ

4/15

Результаты теоретических исследований Предложена концепция расширения сетевой

операционной системы NOX на основе единой отказоустойчивой СУБД.

Разработан прототип модуля обеспечения QoS для NOX, обеспечивающий минимальную полосу пропускания потока или гарантированный верхний предел для суммарной задержки.

Разработаны алгоритмы планирования задач грид-системы, учитывающие характеристики компьютерной сети.

ОГУ

5/15

Экспериментальные исследования системы управления вычислительными ЦОД на основе ПКС

Разработан модуль планирования задач распределенной вычислительной системы для системы управления задачами Torq.

Разработан модуль для СОС Nox, работающий совместно с модулем планирования задач.

Создан экспериментальный ЦОД из двух сегментов по 8 вычислительных узлов.

Максимальный рост производительности (на 2.4% и 8.7% для вычислительно-интенсивного и коммуникационно-интенсивного наборов задач) продемонстрировал вариант сочетания алгоритма планирования задач BackfillSDM и проактивного метода управления сетью.

ОГУ Поддерживаются любые клиентские устройства без необходимости установки дополнительного ПО.

ПО для точки доступа создается под унифицированную платформу OpenWRT,

Управление осуществляется централизовано специальным модулем СОС.

Для управления используется технология OpenFlow. Используется виртуальная точка доступа для каждого

клиента. Решение о переключении клиента между физическими

точками доступа принимается системой управления. Обеспечивается бесшовный роуминг с минимальными

задержками.

6/15

Концепция централизованного управления беспроводной инфраструктурой

ОГУ

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований

7/8

1. Методы и алгоритмы управления корпоративной беспроводной инфраструктурой

2. Алгоритм функционирования беспроводной точки доступа

3. Алгоритм обеспечения QoS

4. Модель программных средств с открытым исходным кодом для управления корпоративной беспроводной инфраструктурой

5. Модули типовых программных решений, прошедшие экспериментальную проверку на соответствие требованиям ТЗ (время переключения между точками доступа до 150 мс)

7/15

ОГУ

8/8

Методы и алгоритмы управления корпоративной беспроводной инфраструктурой

Основная идея ПКС - отделить функцию управления сетевым оборудованием от передачи данных. При реализации этого подхода в беспроводных сетях должны использоваться следующие методы и алгоритмы:

Метод реализации виртуальной точки доступа, перемещаемой по физическому оборудованию

Алгоритмы для дополнения функций драйвера сетевых картМетод управления виртуальной точкой доступа по протоколу

OpenFlowАлгоритмы балансировки нагрузки на виртуальные точки

доступаАлгоритмы осуществления беспроводного роуминга клиентов Алгоритм обеспечения QoS в беспроводных и ПКС сетях

8/15

ОГУ

9/8

Модель программных средств для управления корпоративной беспроводной инфраструктурой

9/15

ОГУ

10/8

Экспериментальный сегмент ПКС

Экспериментальный сегмент создавался в ОГУ – крупнейшем вузе области и одном из крупнейших региона: - Более 32 000 студентов, более 2000 ППС и УВП; - 20 учебных корпусов; - лекционные и актовые залы большой вместимости.

Состав экспериментального сегмента:

•Беспроводные точки доступа•ПКС коммутаторы•Серверы виртуализации контроллеров•Беспроводные клиенты•Автоматизированная система научных исследований ПКС•Сниферы беспроводный сетей

10/15

ОГУ

Фотографии экспериментального сегмента беспроводной сети с поддержкой ПКС

Стойка с сегментом ПКС

Коммутаторы ПКС и вычислительные узлы

11/15

ОГУ

Фотографии экспериментального сегмента беспроводной сети с поддержкой ПКС

Сервера контроллеров ПКС

Контроллеры и серверы беспроводной сети 12/15

ОГУ

Фотографии экспериментального сегмента беспроводной сети с поддержкой ПКС

Установленные беспроводные точки доступа (59 штук)

13/15

ОГУ

Перспективы продолжения исследований

Разработка моделей и алгоритмов выполнения коллективных сетевых операций для распределенных вычислений на основе программно-конфигурируемых сетей

Разработка системы управления гибридными вычислительными облачными системами на основе виртуализации сети и аппаратных ресурсов

Разработка системы управления беспроводной корпоративной инфраструктурой на основе программно-конфигурируемых сетей

14/15

ОГУ

Текущие исследования (в рамках региональных грантов РФФИ)

Разработка методов и алгоритмов эффективной работы образовательных ресурсных центров на основе облачных вычислений в условиях существующих ограничений оборудования, каналов связи и схем лицензирования программного обеспечения

Разработка аналитической модели широкополосного беспроводного доступа к образовательным и мультимедиа ресурсам

Разработка эффективных алгоритмов управления корпоративными сетями на основе технологии программно-конфигурируемых сетей

15/15