Five Nines of Southbound Reliability in So5ware-Defined - PowerPoint PPT Presentation

Five ¡Nines ¡of ¡Southbound ¡Reliability ¡ in ¡So5ware-­‑Defined ¡Networks ¡ Francisco ¡J. ¡Ros ¡ Pedro ¡M. ¡Ruiz ¡ University ¡of ¡Murcia ¡

The ¡Problem ¡ + Enables ¡ - Resiliency? ¡ programmability ¡ ¡ Challenge ¡for ¡ + Facilitates ¡innovaEon ¡ network ¡operators ¡ Northbound API Control plane centralized control ✗ ¡ Southbound protocol ✗ ¡ ✗ ¡ ✗ ¡ Oops! No control Data plane forwarding

Our ¡ObjecEve ¡ • CommunicaEon ¡between ¡any ¡node ¡and ¡(at ¡least) ¡one ¡ controller ¡guaranteed ¡with ¡high ¡probability ¡ • At ¡least ¡ five ¡9’s ¡reliability ¡in ¡the ¡Southbound ¡interface ¡ – How ¡many ¡controllers? ¡ – Where? ¡ – What ¡controllers ¡per ¡node? ¡ p u,v ? p u p v p z p u,w p v,x p w p x p w,x How guarantee that u,v,w,x can connect p ≡ operational probability to z with P>0.99999?

Fault ¡Tolerant ¡Controller ¡Placement ¡ cost of connecting nodes to cost of controllers deploying Algorithm controllers heuristic reliability constraint (ß = 5 9’s) Formulation high complexity The Internet Topology Zoo 124 WANs Evaluation randomized

Results ¡ Mode ¡ Median ¡ 75-­‑pctl ¡ Mean ¡ Std ¡Dev ¡ • How ¡many ¡controllers? ¡ 5 ¡ 6 ¡ 10 ¡ 8.2 ¡ 7 ¡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¡ It ¡ depends , ¡more ¡on ¡topology ¡than ¡size ¡ 3 A ¡ In ¡ 75% ¡of ¡networks ¡with ¡certain ¡degree ¡of ¡ redundancy , ¡≤10 ¡controllers ¡provide ¡five ¡9’s ¡

Results ¡ • Where? ¡ Sprint BtNorthAmerica ¡ Usually ¡in ¡central ¡faciliEes ¡with ¡high ¡connecEvity ¡ ¡ In ¡faciliEes ¡with ¡poor ¡connecEvity ¡if ¡necessary ¡

Results ¡ • Controllers ¡per ¡node? ¡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¡ Avg ¡≈ ¡2 , ¡ Max ¡= ¡3 ¡ ¡ R ¡> ¡five ¡9’s ¡for ¡ Ř ¡ 5 ¡9’s ¡ 6 ¡9’s ¡ 7 ¡9’s ¡ ≥ ¡8 ¡9’s ¡ ¡ most ¡nodes ¡ Nodes ¡ 2.26% ¡ 44.38% ¡ 47.15% ¡ 6.21% ¡

Conclusion ¡and ¡Ongoing ¡Work ¡ If deploy the appropriate number of controllers place them wisely nodes connect to the right subset of controllers Then data and control planes attached with high likelihood in many network topologies Design & Automatic Maintenance deployment & management

Thank ¡you ¡ Francisco ¡J. ¡Ros ¡ h_p://masimum.inf.um.es ¡ bros@um.es ¡