[논문 리뷰] Can SDN Mitigate Disasters?

Vincent Gramoli, Guillaume Jourjon외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 10. 16.

Cloud Computing and Resource Management참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 지리적으로 분산된 데이터센터에서 재해 복구 시 0 복구 지점 목표(RPO)를 달성하기 위해 네트워크 엣지에 구현된 SDN 기반 접근 방식인 소프트웨어 정의 엣지(SDE)를 제안한다. 응용 프로그램 수준의 정보와 집중식 제어를 활용함으로써 SDE는 재해 발생 시 30초 이내로 복구되는 고신뢰성 키-값 스토어를 가능하게 하며, 이는 SDN 수준의 장애 감지 기능이 응용 프로그램의 회복 능력을 크게 향상시킨다는 것을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 기존의 고신뢰성 스토리지 시스템이 마이그레이션 중 데이터 손실으로 인해 0 복구 지점 목표(RPO)를 달성하지 못하는 한계를 해결하기 위해.
• SDN을 네트워크 엣지에서 활용하여 분산 시스템의 재해 복구 능력을 향상시킬 수 있는지 탐색하기 위해.
• SDE를 활용하여 근접 실시간 복구를 달성하는 고신뢰성 키-값 스토어를 설계하고 평가하기 위해.
• 특히 ISP와 CDN 제공자 간 협업을 고려할 때 SDE를 구현하는 데 발생하는 운영적 과제를 조사하기 위해.
• SDN 제어 평면에서의 장애 감지 기능이 응용 프로그램 수준의 재해 복구를 효과적으로 지원할 수 있는지 입증하기 위해.

제안 방법

• 네트워크 엣지에 배포된 데이터 복제 및 장애 복구를 관리하고 최적화하기 위한 SDN 아키텍처인 소프트웨어 정의 엣지(SDE)를 제안한다.
• 응용 프로그램 수준의 의미를 SDN 컨트롤러에 통합하여 지능적인 라우팅 및 복제 결정을 유도한다.
• 지리적으로 분산된 데이터센터 간 실시간 데이터 동기화를 위해 SDE를 활용하는 고신뢰성 키-값 스토어를 구현한다.
• 중앙 집중식 SDN 제어를 통해 네트워크 장애를 감지하고 즉각적인 장애 복구 및 데이터 복구 절차를 트리거한다.
• 마이그레이션을 시작하기 전에 데이터가 일관되게 복제되도록 하여 데이터 손실을 최소화하는 시스템을 설계한다.
• 실세계 테스트베드에서 시스템을 평가하여 재해 조건 하에서의 복구 시간과 복원 능력을 측정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 네트워크 엣지에 구현된 SDN이 지리적으로 복제된 데이터센터에서 재해 복구 중 데이터 손실을 완전히 제거할 수 있는가?
• RQ2 伝통적인 복제 메커니즘 대비 SDE는 복구 시간을 얼마나 효과적으로 단축시키는가?
• RQ3 특히 ISP와 CDN 제공자 간 협업을 고려할 때 SDE를 구현하는 데 발생하는 운영적 과제는 무엇인가?
• RQ4 SDN 수준에서의 장애 감지 기능을 활용하여 0 RPO로 응용 프로그램 수준의 복구를 트리거할 수 있는가?
• RQ5 실세계 재해 시나리오 하에서 SDE는 어떤 성능 및 신뢰성 보장을 제공하는가?

주요 결과

• 제안된 SDE 기반 키-값 스토어는 30초 미만의 시간에 재해 복구를 달성하여 근접 실시간 장애 복구를 입증하였다.
• SDE는 마이그레이션 전에 데이터가 일관되게 동기화되도록 함으로써 0 복구 지점 목표(RPO)를 달성한다.
• SDN 제어 평면에서의 장애 감지 기능은 재해 복구 메커니즘의 반응성과 정확성을 크게 향상시킨다.
• 이 시스템은 본질적으로 고장 내성이며 수평적으로 확장 가능하므로 대규모 데이터센터 배포에 적합하다.
• SDE의 구현은 특히 신뢰성과 데이터 소유권 측면에서 ISP와 CDN 제공자 간 협업에 새로운 과제를 야기한다.
• SDN 제어 로직에 응용 프로그램 수준의 의미를 통합함으로써 더 효율적이고 내성적인 데이터 복제 전략을 가능하게 한다.