[論文レビュー] Specification of Complex Structures in Distributed Service Function Chaining Using a YANG Data Model

Sevil Mehraghdam, Holger Karl|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2015

Service-Oriented Architecture and Web Services被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、分散クラウド環境における複雑で柔軟なサービス機能チェイニング（SFC）構造を指定するための文脈自由文法とYANGデータモデル拡張を提案する。分岐、条件付き移行、再利用可能な機能の組み合わせを表現可能にすることで、単純な線形チェインを超える高度なSFCトポロジのコン pact で人間および機械が読み取り可能な設定を可能とし、NFV環境におけるネットワークオートメーションとオ케ストレーションを強化する。

ABSTRACT

While services benefit from distributed cloud centers running in isolation, allowing multiple centers to cooperate on implementing services unlocks the full power of distributed cloud computing. Distributed cloud services are typically set up by chaining together a number of functions that are specified with an implicit order. They can incorporate complex structures, e.g., include functions that classify and forward flows over distinct branches and functions that are traversed by certain types of flows but skipped by others. These requirements need specification techniques more powerful than existing graph-based ones. We present a context-free grammar for abstract description of service function chaining structures and a concrete syntax based on the YANG data modeling language that can easily be translated into an explicit configuration of service functions. Finally, we present examples of using our models for complex services within common use cases of service function chaining.

研究の動機と目的

• 従来のグラフベースのSFCモデルが、条件付き分岐や柔軟な順序付けを伴う非線形なサービス機能の組み合わせを表現できないという限界を解消すること。
• ネットワークオペレータが、分岐パス、選択的関数適用、複数のバインディングオプションを備えたような高度なサービスチェインを、形式的で拡張可能な構文で記述・設定できるようにすること。
• YANGデータモデリング言語に高度なSFC構造をサポートする構文を拡張し、NFVおよびSDN環境における相互運用性とオートメーションを向上させること。
• 複数のクラウドセンターにまたがる分散クラウドサービスの再利用、最適化、および効率的な設定を支援する形式的仕様フレームワークを提供すること。

提案手法

• 複雑なSFCトポロジ（シーケンス、分岐、バインディング戦略を含む）を抽象的に記述する文脈自由文法を導入する。
• 抽象的な文法を具体的なYANGデータモデル拡張にマッピングし、SFCの機械可読な設定を可能にする。
• 3つのコアな組み合わせタイプを定義する：'sequence'（順序付き関数チェイン）、'split'（フロー基盤の分岐）、'all-bindings'（すべての順列組み合わせ）。
• YANGの階層的データモデリングを活用して、明確な意味論を持つSFCの表現を実現し、検証、設定、オーケストレーションを支援する。
• 文法からYANGへの変換メカニズムを提供し、既存のNETCONFおよびYANGベースの管理システムとの互換性を保証する。
• ブロードバンド、モバイル、データセンターネットワークを含む実世界のSFCユースケースを用いてモデルを実証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単純な線形チェインを超えて、複雑で非線形なサービス機能チェイニング構造を形式的かつ柔軟に記述する方法は何か？
• RQ2 SFCにおける条件付き関数移行、分岐、複数のバインディング順列を表現するために、YANGベースのデータモデリング構文として必要なものは何か？
• RQ3 文法ベースのアプローチにより、分散クラウド環境におけるよりコン pact で保守可能かつ組み込み可能なサービス記述が可能になるか？
• RQ4 提案されたモデルは、複数のクラウドセンターにまたがるSFCの展開と最適化において、ネットワークオペレータの柔軟性をどのように向上させるか？

主な発見

• 提案された文脈自由文法により、従来のグラフモデルでは表現できない条件付き分岐や順序なしの関数組み合わせを含む、複雑なSFCトポロジの指定が可能になった。
• YANGモデル拡張は、抽象的な文法構文を標準化された機械可読形式に正しくマッピングし、既存のネットワーク管理システムへの統合を可能にした。
• HTTPトラフィックの分岐、複数のフロー種別を備えたモバイルネットワークSFC、データセンターサービスチェインといったユースケースは、モデルの表現力と実用的適用性を実証している。
• 'best-binding'および'all-bindings'の組み合わせタイプにより、パフォーマンスとリソース効率性を最適化した動的関数順序選択が可能になった。
• モデルは対称的および非対称的サービスチェインをサポートしており、双方向および単方向のシナリオにおいて、フローの移行を正確に制御できる。
• アプローチにより、サービス機能の再利用とモジュラーな組み合わせが可能となり、大規模なNFV展開における設定の複雑さが軽減され、保守性が向上した。