[논문 리뷰] Benchmarking the ONOS Intent interfaces to ease 5G service management

Rami Akrem Addad, Diego Leonel Cadette Dutra외 4명|arXiv (Cornell University)|2022. 01. 05.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 17인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 5G 네트워크 관리에서 ONOS 인텐트 북바운드 인터페이스의 성능을 평가하며, 다양한 액세스 방식, 인텐트 유형 및 스케일에서의 계산 비용을 측정한다. 계산 비용은 인텐트 수와 함께 선형적으로 증가하며, 액세스 방식이 성능에 큰 영향을 미친다. 이는 확장 가능한 5G 서비스 오케스트레이션을 위한 핵심적 트레이드오프를 드러낸다.

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.

연구 동기 및 목표

• ONOS 인텐트 북바운드 인터페이스의 성능과 확장성을 5G 네트워크 환경에서 평가하기 위해.
• 계산 비용이 인텐트 액세스 방식, 인텐트 유형 및 설치된 인텐트 수에 따라 어떻게 변하는지 분석하기 위해.
• 대규모 5G 서비스를 위한 ONOS의 인텐트 기반 네트워크 관리에서 성능 저하 요인을 특정하기 위해.
• SDN 기반 5G 네트워크에서 효율적인 인텐트 기반 제어 평면 설계를 안내하기 위한 실증 데이터를 제공하기 위해.

제안 방법

• 연구는 ONOS 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 컨트롤러를 사용하여 반복 가능한 성능 측정을 위한 제어된 벤치마킹 방법론을 적용한다.
• 세 가지 액세스 방식인 REST, gRPC, gRPC-HTTP/2를 사용하여 인텐트 사양을 제출하는 방식을 평가한다.
• 다양한 인텐트 수준에서 세 가지 유형의 인텐트인 흐름, 링크, 그룹을 고려하여 평가를 수행한다.
• 성능 메트릭스로는 부하 증가 조건에서의 지연, 처리량 및 CPU 활용도를 포함한다.
• 다양한 액세스 방식과 인텐트 유형이 계산 비용에 미치는 영향을 분리 분석하고, 회귀 모델링을 통해 추세를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 REST, gRPC, gRPC-HTTP/2와 같은 액세스 방식의 선택이 ONOS에서 인텐트 제출 시 계산 비용에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 흐름, 링크, 그룹과 같은 인텐트 유형이 ONOS에서 성능과 자원 소비에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 설치된 인텐트 수와 ONOS에서 발생하는 계산 비용 사이의 관계는 어떠한가?
• RQ4 계산 비용이 인텐트 수의 증가에 따라 어떻게 확장되는가? 이 확장은 선형적인가?

주요 결과

• ONOS에서 인텐트를 제출할 경우 계산 비용은 인텐트 수와 함께 선형적으로 증가하며, 이는 예측 가능한 확장성 행동을 나타낸다.
• 액세스 방식이 성능에 중대한 영향을 미치며, gRPC-HTTP/2는 REST보다 낮은 지연과 높은 처리량을 보였다.
• gRPC 기반 인터페이스는 응답 시간과 자원 효율성 측면에서 REST를 모두 초월하며, 특히 고부하 환경에서 두드러진 성능을 보였다.
• 인텐트 유형(흐름, 링크, 그룹)은 성능에 측정 가능한 영향을 미치지만, 액세스 방식과 인텐트 수준에 비해 보조적인 영향을 미친다.