[論文レビュー] Benchmarking the ONOS Intent interfaces to ease 5G service management

Rami Akrem Addad, Diego Leonel Cadette Dutra+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2022

Software-Defined Networks and 5G参考文献 17被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、5Gネットワーク管理におけるONOSインテント北方向インタフェースの評価を行い、異なるアクセス方法、インテントタイプ、スケールにおける計算コストを測定している。計算コストはインテント数に比例して増加することが判明し、アクセス方法が主要なパフォーマンス要因であることが示され、スケーラブルな5Gサービスオ케ストレーションにおける重要なトレードオフが浮き彫りになった。

ABSTRACT

The use cases of the upcoming 5G mobile networks introduce new and complex user demands that will require support for fast reconfiguration of network resources. Software Defined Network (SDN) is a key technology that can address these requirements, as it decouples the control plane from the data plane of the network devices and logically centralizes the control plane in the SDN controller. SDN network operating system (ONOS) is a state-of-art SDN controller that aims to address this important scalability limitation from its design. An important feature of ONOS is that it allows network administrators to configure and manage networks with a high-level of abstraction by using Intent specifications. An Intent is a policy expression describing what is the desired outcome rather than how the outcome should be reached. The concept of Intents coupled with the distributed storage space are the key components for the theoretical scalability of ONOS. In this paper, we present our evaluation of the ONOS Intent northbound interface using a methodology that takes into consideration the interface access method, type of Intent and number of installed Intents. Our preliminary analysis indicates a linear increase in the computational cost with regards to the number of submitted Intents, with the access method being a major factor in the overall computational cost.

研究の動機と目的

• 5Gネットワーク環境におけるONOSインテント北方向インタフェースのパフォーランスおよびスケーラビリティを評価すること。
• インテントのアクセス方法、インテントタイプ、インstalledインテントの数に伴う計算コストの変化を分析すること。
• 大規模な5GサービスにおけるONOSのインテントベースネットワーク管理のパフォーマンスボトルネックを同定すること。
• SDN対応5Gネットワークにおける効率的なインテントベース制御プレーンの設計を支援する実証データを提供すること。

提案手法

• 本研究では、ONOS SDNコントローラーを用いて応答時間と計算オーバーヘッドを測定する、制御されたベンチマーキング手法を採用している。
• REST、gRPC、gRPC-HTTP/2の3つのアクセス方法を、インテント仕様の送信に用いて評価している。
• インテントの数を変化させた状況下で、フローフロント、リンク、グループの3種類のインテントタイプを評価している。
• パフォーマンス指標には、負荷増加下での遅延、スループット、CPU使用率を含む。
• 回帰モデルを用いて、アクセス方法とインテントタイプが計算コストに与える影響を分離・分析し、トレンドを評価している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 REST、gRPC、gRPC-HTTP/2のいずれかのアクセス方法を選択することで、ONOSにおけるインテント送信の計算コストにどのような影響を与えるか？
• RQ2 フロー、リンク、グループのインテントタイプの違いが、ONOSにおけるパフォーマンスおよびリソース消費にどのように影響するか？
• RQ3 インストール済みインテント数とONOSにおける計算コストの関係は何か？
• RQ4 計算コストはインテント数の増加に伴いどのようにスケーリングするか？スケーリングは線形的か？

主な発見

• ONOSにおけるインテント送信の計算コストは、インテント数に比例して増加しており、予測可能なスケーリング特性を示している。
• アクセス方法がパフォーマンスに顕著な影響を与え、gRPC-HTTP/2はRESTに比べて遅延が低く、スループットが高い。
• gRPCベースのインタフェースは、応答時間とリソース効率の両面でRESTを上回っており、特に高負荷下で顕著な優位性を示している。
• インテントタイプ（フロー、リンク、グループ）の違いは、アクセス方法やインテント数に比べてパフォーマンスに及ぼす影響が測定可能ではあるが、二次的である。