[论文解读] Benchmarking the ONOS Intent interfaces to ease 5G service management

Rami Akrem Addad, Diego Leonel Cadette Dutra+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2022

Software-Defined Networks and 5G参考文献 17被引用 10

一句话总结

本文评估了5G网络管理中ONOS意图南向接口的性能，测量了不同接入方式、意图类型和规模下的计算成本。研究发现，计算成本随意图数量线性增加，接入方式是主要性能影响因素，凸显了可扩展5G服务编排中的关键权衡。

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.

研究动机与目标

• 评估ONOS意图南向接口在5G网络环境下的性能与可扩展性。
• 分析计算成本如何随意图访问方式、意图类型和已安装意图数量的变化而变化。
• 识别ONOS基于意图的网络管理在大规模5G服务中的性能瓶颈。
• 提供实证数据，以指导SDN增强型5G网络中高效基于意图控制平面的设计。

提出的方法

• 本研究采用受控基准测试方法，利用ONOS SDN控制器测量响应时间和计算开销。
• 评估三种接入方式：REST、gRPC和gRPC-HTTP/2，用于提交意图规范。
• 评估在不同意图数量规模下，三种意图类型：流（flow）、链路（link）和组（group）的性能表现。
• 性能指标包括在负载增加条件下的延迟、吞吐量和CPU利用率。
• 通过回归建模分析接入方式和意图类型对计算成本的影响，评估其趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 选择不同的接入方式（REST、gRPC、gRPC-HTTP/2）如何影响ONOS中提交意图的计算成本？
• RQ2 意图类型（流、链路、组）如何影响ONOS中的性能和资源消耗？
• RQ3 已安装意图数量与ONOS中产生的计算成本之间存在何种关系？
• RQ4 计算成本随意图数量增加的扩展程度如何？扩展是否呈线性？

主要发现

• ONOS中提交意图的计算成本随意图数量线性增加，表明具有可预测的扩展行为。
• 接入方式显著影响性能，gRPC-HTTP/2相比REST表现出更低的延迟和更高的吞吐量。
• 基于gRPC的接口在响应时间和资源效率方面均优于REST，尤其在高负载下表现更优。
• 与接入方式和意图数量相比，意图类型（流、链路、组）对性能的影响虽可测量但处于次要地位。