[论文解读] A Review of Link Aggregation Control Protocol (LACP) as a Link Redundancy in SDN Based Network Using Ryu-Controller

Ali Nurhadi, Brad Petrus+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Software-Defined Networks and 5G被引用 6

一句话总结

该论文使用Ryu控制器和Mininet仿真器，评估了在软件定义网络（SDN）中通过链路聚合控制协议（LACP）实现链路冗余的效果。结果表明，LACP能够在正常条件下实现负载均衡和故障切换，保持稳定的速率；但在8条链路配置下，性能下降并出现数据包重复现象。

ABSTRACT

A reliable network is an absolute requirement for telecommunication networks at this time. This is in line with the growing number of users who need a reliable and uninterrupted connection to the server. Link Aggregation is one of the techniques that can be used to provide a reliable network. Link Aggregation System combines two or more links into one logical link, which is characterized by the use of a single IP address. During the communication between host and server, whenever the used link is broken or terminated the other active link can act as redundancy to resume that communication. This mechanism is called link redundancy. This mechanism will not run without the existence of another mechanism that monitors the condition of the links, which is either connected or disconnected. That mechanism is called link monitoring. Link monitoring used in this simulation is the Media Independent Interface (MII). In this simulation, we used Ryu-Controller and mininet Simulator to test the reliability of Link Aggregation-based SDN (Software Defined Network). During the simulation, we analyzed failover performance and how the Link Aggregation distributes the connection across the links for every which comes from a different source. From the simulations, we confirmed that link redundancy, the same data rate for every connection, to some degree, worked as intended.

研究动机与目标

• 评估基于LACP的链路聚合在SDN环境中的网络可靠性。
• 评估链路故障情况下的故障切换性能和带宽分配情况。
• 研究LACP在聚合链路数量增加时的可扩展性和稳定性。
• 识别Ryu控制器在处理高链路聚合场景时的局限性。

提出的方法

• 使用Mininet和Ryu控制器模拟SDN网络，用于拓扑构建和流量生成。
• 基于IEEE 802.1AX标准实现LACP，将多条物理链路绑定为单个逻辑链路。
• 使用媒体独立接口（MII）监控链路状态，实现实时链路状态检测。
• 在正常运行和链路故障期间，测量多台主机之间的往返时间及带宽分配情况。
• 开展两种场景：2链路和8链路聚合，同时建立多个连接。
• 通过故障切换事件期间的延迟突发和数据包重复现象分析性能表现。

实验结果

研究问题

• RQ1 在SDN环境中，LACP在多条链路上有效分配流量的效率如何？
• RQ2 当主链路在通信过程中被终止时，故障切换性能如何？
• RQ3 当多个连接使用聚合链路时，每个连接是否能获得近似相等的带宽？
• RQ4 当聚合链路数量增加（例如增至8条）时，对网络稳定性和性能有何影响？
• RQ5 Ryu控制器是否能够在不出现性能下降的情况下管理高链路聚合配置？

主要发现

• 当连接数小于或等于聚合链路数时，LACP成功将连接分配到可用链路上，确保每个连接使用专用链路。
• 当多个连接同时活跃时，每个连接的带宽近似相等，但由于共享使用，未达到完整链路容量。
• 在2链路场景中，故障切换导致临时延迟突发，影响了重新连接和未受影响的连接。
• 在8链路场景中，观察到周期性延迟突发和数据包重复，表明Ryu控制器在处理高链路聚合时存在不稳定性。
• Ryu控制器表现出可扩展性局限，由于性能下降和数据包丢失，8链路聚合配置不适用。
• LACP在链路故障期间维持了链路冗余和业务连续性，证实其在提升网络可靠性方面的作用。