lnterprétation des tombes du Petit-Chasseur

o gerador SIPp que possibilita simular uma comunicação VoIP entre dois pontos, transmitindo pacotes SIP e RTP, com uma ponta operando em modo servidor e outra em modo cliente. Simultaneamente, as estações “PC02” e “PC04”, que faziam parte do slice1, também trocaram tráfego entre si. Foi utilizado o gerador Iperf, ferramenta geradora de tráfego e que permite gerar tanto TCP quanto UDP. Neste caso, uma estação opera em modo servidor e outra em modo cliente. Nas estações foram instaladas a ferramenta Wireshark, que permite realizar a captura de pacotes que trafegam na rede, os quais podem ser vistos nas interfaces de um determinado host. Dessa forma, foi possível observar se as estações que faziam parte de slices distintos poderiam enxergar os pacotes um do outro.

Após os testes realizados, constatou-se que somente as estações que faziam parte de um mesmo slice podiam se comunicar e as estações de slices distintos não conseguiam se enxergar na rede. Portanto, atestou-se a efetividade do isolamento proposto, visto que os slices implementados foram capazes de isolar o tráfego VoIP dos demais tráfegos da rede. Este recurso é de suma importância, pois pode vir a ser utilizado principalmente por questões de segurança, separando rede e evitando que, por exemplo, em um ambiente acadêmico, os tráfegos gerados por alunos não venham interferir no tráfego gerado pelo setor administrativo. Dessa forma, pode-se ter várias redes virtuais coexistindo em uma mesma infraestrutura física.

5.5 Avaliação dos controladores

Nesta seção de resultados é apresentada a avaliação referente à carga de CPU que os controladores consomem do hipervisor no momento em que ele processa os fluxos de pacotes. Foram adotados dois controladores considerados relevantes, visto serem projetos open sources em constante desenvolvimento e atualização e possuírem apoio de grandes empresas TI que focam na tecnologia SDN, além de apresentarem facilidades nas suas implementações e gerenciamento. O controlador ONOS, que compõe o ambiente experimental, e o Open Day Light também foram alvos da avaliação. No ambiente foi injetado tráfego para saturar a rede e exigir o máximo de operação do controlador no processamento dos fluxos de dados.

Para a geração do tráfego, duas estações foram alocadas para trocarem tráfego entre si. A rede foi virtualizada e houve a separação do plano de controle do plano de dados, passando para o controlador a gestão dos fluxos de pacotes que trafegam na rede. Para a geração do tráfego entre as estações foi utilizado o Iperf, onde uma estação operou em modo servidor e outra em modo cliente. O controlador foi instalado em uma máquina virtual e foram alocados recursos de hardware para a sua execução. O tempo de execução foi de 180 segundos e os experimentos foram repetidos 100 vezes, sendo que, entre as repetições, foi dado um intervalo de 180 segundos para que o ambiente estivesse ocioso e sem nenhum processo rodando. Essa precaução foi tomada a fim de que não houvesse interferência de um experimento sobre o outro.

5.5. AVALIAÇÃO DOS CONTROLADORES 69 troladores, mantendo todas como default, de forma a evitar que alguma configuração mais específica pudesse vir a interferir no desempenho e consumo de recurso da máquina virtual, o que, consequentemente, poderia prejudicar os resultados da medição. Esta precaução também foi tomada em relação ao hipervisor do hardware Xen.

Alguns trabalhos, como em [13], adotaram o Cbench como ferramenta de benchmark para gerar carga de trabalho nos controladores, entretanto, após testes realizados com a ferra- menta, observou-se, em determinados momentos, a ocorrência de comportamento anormal dos controladores, chegando a causar interrupção na sua operação. Devido a este comportamento adotou-se outra ferramenta, para que este problema não viesse a interferir nos resultados da avaliação.

A figura 5.9 mostra a série temporal da medição do consumo de CPU dos controladores quando estão processando os fluxos de pacotes gerados na rede. É possível notar que o controla- dor ODL (Open Day Light) consumiu em torno de 100% do recurso de CPU, enquanto que o controlador ONOS consumiu abaixo de 20% do recurso disponibilizado a ele. Na figura 5.10 são apresentados os intervalos de confiança da média com nível de confiança de 95%.

5.6. DISCUSSÃO 70

Figura 5.10: Média e intervalo de confiança do consumo de CPU dos controladores

5.6 Discussão

Nos experimentos realizados foram adotadas configurações "default" nas instalações dos softwares, controladores e virtualizadores, a fim de evitar que qualquer configuração avançada ou otimização interferisse no resultado final dos experimentos. Entre as repetições dos experimentos houve, ainda, a preocupação de estabelecer um período de ociosidade do sistema para garantir que o processamento do experimento anterior gerasse algum efeito não desejado no seguinte. Os equipamentos utilizados, como servidores de rede e estações, que fizeram parte do ambiente experimental, possuíam recursos de hardware suficientes para suportar toda a carga gerada nos testes.

Diante dos resultados apresentados, é possível observar que a virtualização da rede não impôs impacto negativo no tráfego VoIP, muito pelo contrário, este presentou um resultado aceitável, principalmente quando se elevou a carga de trabalho para 1000 chamadas simultâneas, o que, consequentemente, aumentou a quantidade de pacotes gerados na rede, exigindo um maior processamento do ambiente para a tomada de decisão sobre os fluxos de dados. Apesar dos demais modos de operação de rede não apresentarem um desempenho inferior tão significativo em relação a rede virtualizada, eles não oferecem recursos que elevassem ou melhorassem as funcionalidades da rede. Já no ambiente com a rede virtualizada foi possível aproveitar todos os benefícios proporcionados pela tecnologia, principalmente o isolamento de tráfego alcançado a partir da criação dos slices. Com isso, a virtualização da rede com uso de SDN

5.6. DISCUSSÃO 71 proporcionou benefícios e melhorias na execução de aplicações multimídias, tendo em vista que, com o isolamento implementado no experimento, constatou-se que o tráfego VoIP ficou imune à interferência de outros tráfegos presentes na rede.

Em relação à avaliação dos controladores, o ONOS apresentou eficiência no cumprimento de suas funções básicas, sem que fosse consumido quantidade elevada de recurso de hardware do servidor onde havia sido implementado. O baixo consumo de processador pode ser um diferencial, podendo servir como métrica para a escolha de um controlador em um ambiente com SDN, tendo em vista a gama de controladores existentes com o mesmo propósito.

72 72 72

6

CONCLUSÃO

Nos últimos anos têm ocorrido mudanças nos cenários das redes de computadores. Isso deve-se, principalmente, ao crescimento de novas tecnologias, como Virtualização de Redes, SDN e computação em nuvem. Essas tecnologias promovem uma quebra de paradigma, fazendo com que haja uma grande evolução nas redes Além disso, os benefícios proporcionados agregam valores, tornando esses ambientes mais seguros, flexíveis e escaláveis. Grandes empresas do mercado têm apostado nessas tecnologias, realizando investimentos com lançamentos de produtos e serviços nesta área [54].

Nesse contexto, o presente trabalho realizou a avaliação de desempenho de um serviço VoIP rodando sobre uma infraestrutura de rede virtualizada com isolamento do tráfego. Para a realização da avaliação foi adotado um DoE como metodologia, conforme descrito no capítulo 4. Foram medidos 12 tratamentos, com diferentes modos de operação de rede e várias cargas de trabalho. Para a realização dos experimentos foi construído um ambiente almejando chegar o mais próximo de um ambiente de rede real, dando mais credibilidade aos resultados apresentados. Na composição do ambiente foram utilizados o hipervisor Xen para virtualizar os servidores físicos e o Open vSwitch como switch virtual. A tecnologia SDN foi adotada, atuando como complemento da Virtualização de Rede. A rede foi dividida em slices, a fim de alcançar o isolamento dos tráfegos, e, para isso, foi usado o hipervisor de rede FlowVisor.

Para a avaliação foram adotadas métricas consideradas importantes para medir a quali- dade de serviços multimídias, como atraso e jitter. Os experimentos foram repetidos de forma exaustiva e testes estatísticos foram realizados com o objetivo de gerar um resultado confiável.

Os resultados obtidos demonstram que uma infraestrutura com rede virtualizada é capaz de suportar aplicações multimídias como VoIP, sem que esse serviço sofra impactos negativos em decorrência da tecnologia adotada. O ambiente proposto também foi medido com a rede, operando em modo bridge e com o Open vSwitch. Dessa forma, foi possível comparar esses modos de operação da rede com a tecnologia de Virtualização de Rede. A tecnologia de Virtualização de Rede proporciona uma gama de benefícios, como flexibilidade, escalabilidade, redução de CAPEX/OPEX, segurança, entre outros.

6.1. CONTRIBUIÇÕES 73 6.1 Contribuições

Nesta seção são apresentadas algumas contribuições geradas pelo presente trabalho:

 apresentação da viabilidade de uma infraestrutura de rede virtualizada capaz de

suportar tráfego de aplicações multimídias com a combinação de ferramentas, contro- ladores SDN e hipervisores Open Source;

 metodologia para avaliação de desempenho de serviços VoIP sendo executados sobre

um ambiente com rede virtualizada, adotando um Design of Experiments e utilizando testes estatísticos para validação dos dados obtidos;

 demonstração da eficiência do isolamento de tráfego oferecido pela tecnologia de

Virtualização de Rede;

 apresentação de valores de métricas utilizadas para classificar a qualidade de chama-

das VoIP; e,

 apresentação do consumo de CPU dos controladores ONOS e Open Day Light.

 artigo aceito no IEEE SMC 2017:

Autores: Marco Pantoja, Bruno Nogueira, Erica Sousa, Eduardo Tavares

Título: Performance Evaluation of VoIP Service in Virtualized Networks and SDN Conferência: 2017 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics

6.2 Limitações

No trabalho foram detectadas algumas limitações, as quais ocorreram, principalmente, devido à falta de tempo para se realizar mais implementações e por não possuir uma infraestrutura maior que possibilitasse a expansão da rede. Uma das limitações é com relação a utilização de poucos switches virtuais na estrutura avaliada, já que havia apenas dois servidores físicos, os quais poderiam possibilitar a análise do comportamento do ambientes quanto a sua escalabilidade e se essa estrutura maior provocaria algum efeito no serviço VoIP avaliado. Também não foi possível apresentar mais métricas e gerar mais informações do ambiente, como o consumo de recursos, memória, energia etc. Outra limitação apontada é a utilização de poucos controladores SDN para a comparação da métrica avaliada, visto que, caso houvesse mais controladores, seria possível realizar uma classificação desse componente dos ambientes SDN.

6.3 Trabalhos Futuros

Como trabalhos futuros foram considerados alguns itens que seriam uma extensão da pesquisa, tais como propostas de modificações no cenário e submissão da rede a situações

6.3. TRABALHOS FUTUROS 74 adversas, como injeção de falhas ou ataques aos recursos de segurança. Portanto, considera-se vital produzir mais informações e resultados sobre diversas métricas para quantificar a solução. Os principais pontos são relacionados a seguir:

 implementar a tolerância à falha dos virtualizadores de redes e controladores SDN e

elaborar algum método de injeção de falhas para avaliar o impacto sobre o desempe- nho da rede;

 submeter o ambiente a ataques do tipo Denied of Service (DoS) e avaliar os mecanis-

mos de segurança providos pela tecnologia;

 avaliar o desempenho da rede quando o ambiente for expandido para infraestruturas de

maior porte como Metropolitan Area Network (MAN) e Wide Area Network (WAN);

 avaliar o desempenho do ambiente utilizando outras soluções de hipervisores de rede

disponíveis, como o OpenVirtex;

 aumentar a estrutura em relação a quantidade de switches virtuais e avaliar a escalabi-

lidade do ambiente; e,

75 75 75 REFERÊNCIAS

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