[論文レビュー] Can SDN Mitigate Disasters?

Vincent Gramoli, Guillaume Jourjon+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 16, 2014

Cloud Computing and Resource Management参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、地理的に分散したデータセンターにおけるディザスタリカバリで回復ポイントオブジェクティブ（RPO）をゼロに達成するため、ネットワークエッジに配置されたSDNベースのアプローチ、ソフトウェア定義エッジ（SDE）を提案する。アプリケーションレベルの情報を活用し、集中型制御を採用することで、SDEは30秒未塔のディザスタリカバリを実現する耐障害性を持つキーバリューストアを実現し、SDNレベルの障害検出がアプリケーションのレジliエンスを顕著に向上させることを示している。

ABSTRACT

Datacenter networks and services are at risk in the face of disasters. Existing fault-tolerant storage services cannot even achieve a nil recovery point objective (RPO) as client-generated data may get lost before the termination of their migration across geo-replicated datacenters. SDN has proved instrumental in exploiting application-level information to optimise the routing of information. In this paper, we propose Software Defined Edge (SDE) or the implementation of SDN at the network edge to achieve nil RPO. We illustrate our proposal with a fault-tolerant key-value store that experimentally recovers from disaster within 30s. Although SDE is inherently fault-tolerant and scalable, its deployment raises new challenges on the partnership between ISPs and CDN providers. We conclude that failure detection information at the SDN-level can effectively benefit applications to recover from disaster.

研究の動機と目的

• 移行中のデータ損失により、既存の耐障害性ストレージシステムが回復ポイントオブジェクティブ（RPO）をゼロに達成できないという制限に対処すること。
• SDNをネットワークエッジで活用することで、分散システムにおけるディザスタレジリエンスを向上させられるかどうかを調査すること。
• SDEを活用して、近似即時回復を実現する耐障害性キーバリューストアを設計および評価すること。
• 特にISPとCDNプロバイダー間の連携を含めたSDEの展開における運用上の課題を調査すること。
• SDNコントロールプレーンでの障害検出が、アプリケーションレベルのディザスタリカバリを効果的に支援できることを実証すること。

提案手法

• ネットワークエッジに配置されたデータレプリケーションおよびフェイルオーバーを管理・最適化するSDNアーキテクチャとして、ソフトウェア定義エッジ（SDE）を提案する。
• SDNコントローラーにアプリケーションレベルの意味論を統合し、インテリジェントなルーティングおよびレプリケーション意思決定を可能にする。
• SDEを活用して、地理的に分散したデータセンター間でリアルタイムのデータ同期を実現する耐障害性キーバリューストアを実装する。
• 集中型SDN制御を用いてネットワーク障害を検出し、即時のフェイルオーバーおよびデータ回復手順をトリガーする。
• 移行を開始する前にデータが一貫してレプリケートされていることを保証することで、データ損失を最小限に抑える。
• 実世界のテストベッドを用いてシステムを評価し、ディザスタ状態下での回復時間およびレジリエンスを測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ネットワークエッジにおけるSDNは、地理的に分散したデータセンターにおけるディザスタリカバリ中にデータ損失を排除できるか？
• RQ2 従来のレプリケーションメカニズムと比較して、SDEは回復時間をどの程度短縮できるか？
• RQ3 特にISPとCDNプロバイダー間の連携を含めたSDEの展開における運用上の課題は何か？
• RQ4 SDNレベルでの障害検出を用いて、ゼロRPOでアプリケーションレベルの回復をトリガーできるか？
• RQ5 実世界のディザスタシナリオ下で、SDEはどの程度のパフォーマンスおよび信頼性保証を提供するか？

主な発見

• 提案されたSDEベースのキーバリューストアは、30秒未塔のディザスタリカバリを達成し、近似即時フェイルオーバーを実現した。
• SDEは、移行の前にデータが一貫して同期されていることを保証することで、ゼロ回復ポイントオブジェクティブ（RPO）を実現する。
• SDNコントロールプレーンでの障害検出は、ディザスタリカバリメカニズムの応答性および正確性を顕著に向上させる。
• システムは本質的に耐障害性であり、水平スケーラブルであるため、大規模なデータセンター展開に適している。
• SDEの展開は、特に信頼関係とデータ所有権に関するISPとCDNプロバイダー間の連携における新たな課題をもたらす。
• SDN制御論理にアプリケーションレベルの意味論を統合することで、より効率的かつレジリエントなデータレプリケーション戦略が可能になる。