دانلود ترجمه مقاله اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع برای ارتقاء استحکام صفحه در شبکه تعریف شده نرم افزاری (ساینس دایرکت – الزویر 2019) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع برای ارتقاء استحکام صفحه در شبکه تعریف شده نرم افزاری

Dynamic slave controller assignment for enhancing control plane robustness in software-defined networks

چکیده

1. مقدمه

2. انگیزه

3. مدل سازی و اطلاعات

4. تخصیص دینامیکی کنترل کننده تابع

5. شبیه سازی و ارزیابی

6. کارهای مرتبط

7. نتیجه گیری

منابع

چکیده

     چند کنتری یک راهکار صفحه کنترل مقیاس پذیر برای شبکه تعریف شده نرم افزاری  (SDN) در مقیاس بزرگ است. یک سوئیچ SDN برای دستیابی به انعطاف پذیری بالا می تواند به یک کنترل کننده اصلی (مستر)  برای عملیت معمولی و یک کنترل کننده تابع (اسلیو)  که از کارکرد کنترل کننده اصلی بک آپ می گیرد متصل شود. هنگامی که کنترل کننده اصلی از کار می افتد، یکی از کنترل کننده های تابع به سوئیچ ها اختصاص داده می شوند تا به عنوان کنترل کننده اصلی کار کنند. با این حال، اختصاص کنترل کننده تابع نامناسب می تواند سبب از کار افتادن زنجیره کنترل کننده شود به طوری که خارج از ظرفیت کنترل کننده اختصاص یافته کار کند و حتی سبب ایجاد اختلال در شبکه شود. در این مقاله اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع را پیشنهاد می دهیم که با طراحی اختصاص کنترل کننده تابع پیش از خرابی کنترل کننده از اختلال در شبکه جلوگیری می کند. ما ابتدا پدیده خرابی زنجیره کننده کننده را توصیف می کنیم: به دلیل اختصاص غیر منطقی کنترل کننده تابع، ممکن است کل شبکه هنگامی که یک کنترل کننده از کار می افتد دچار اختلال شود. برای جلوگیری از این پدیده، مساله اختصاص کنترل کننده تابع را به عنوان یک مساله بهینه سازی ترکیبی چند هدفه فرموله می کنیم که تاخیر، توازن بار و استحکام را در نظر می گیرد و پیچیدگی کامل NP آن را اثبات می کند. ما این مساله را توسط روش اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع  (DSCA) حل می کنیم. این روش ابتدا از کار افتادگی های کنترل کننده در ماژول تشخیص خطا را بررسی می کند، سپس اختصاص انعطاف پذیر تابع را کامل می کند و اختصاص تابع جدید را برای سوئیچ ها در ماژول اختصاص اسلیو کارآمد تولید می کند. در نهایت در ماژول تنظیم نقش، نقش برخی از کنترل کننده ها را تغییر می دهد و سوئیچ ها را مجدداً متصل می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که راهکار پیشنهادی می تواند بدترین تاخیر موردی را تحت خرابی های کنترل کننده به میزان متوسط 35.1 درصد کاهش دهد و احتمال اختلال در شبکه را کم کند.

از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده

     در شبکه SDN توزیع شده چند کنترلی و چند حوزه ای، هنگامی که یک کنترل کننده اصلی به دلیل خرابی سخت افزار یا نرم افزار از کار می افتد، کنترل کننده های از پیش تعریف شده تابع به طور آنی به سوئیچ های مدیریت شده توسط کنترل کننده از کار افتاده اختصاص داده می شوند. اگرچه مکانیزم های چند کنترلی و بک آپ گیری (مانند اصلی و تابع) مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان شبکه SDN را بهبود داده اند اما کارهای فعلی تحقیق کافی در طراحی اختصاص کنترل کننده تابع که نزدیک ترین کنترل کننده سوئیچ را به عنوان نقش تابع تعیین می کنند انجام نداده اند اما این اختصاص ناقص است و تهدید بالقوه ای را ارائه می کند که به عنوان از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده معرفی می شود. علاوه بر این، ما از یک مثال ساده در شکل 1 برای نمایش پدیده از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده استفاده می کنیم.

     شکل 1-a یک شبکه SDN همراه با سه کنترل کننده (C1-C3) و شش سوئیج (S1 تا S6) را نشان می دهد. این شبکه به سه حوزه (حوزه های 1 تا 3) تقسیم می شود. یک کنترل کننده می تواند حداکثر سه سوئیچ را کنترل کند. در وضعیت از کار افتادگی کنترل کننده C1، سوئیچ ها در حوزه 1 توسط C1 قطع می شوند که در شکل 1-b نشان داده شده است. مطابق با اختصاص کنترل کننده تابع، نزدیک ترین کنترل کننده C2 به سوئیچ های حوزه 1 اختصاص داده می شود و نقش آن از تابع به اصلی تغییر می کند. بنابراین تمامی سوئیچ های مربوط به کنترل کننده از کار افتاده C1 به C2 متصل می شوند. متاسفانه به دلیل محدودیت ظرفیت کنترل کننده، C2 نمی تواند به طور همزمان سوئیچ های حوزه خود (S3 و S4) و سوئیچ هایی که جدیداً افزوده شده اند (S1 و S2) را مدیریت کند. درخواست های عبور ارسالی توسط این چهار سوئیچ (S1 تا S4) ظرفیت C2 را از بین می برند و در نتیجه C2 از کار می افتد که این مساله در شکل 1-c نشان داده شده است. به طور مشابه، در شکل 1-d، سوئیچ های S1 تا S4 به کنترل کننده C3 مجدداً متصل می شوند. در نهایت تمامی کنترل کننده ها در شبکه در وضعیت از کار افتاده قرار دارند و کل شبکه دچار اختلال می شود.

     بنابراین این مثال پدیده جالبی را نشان می دهد: در شبکه SDN چند کنترلی، از کار افتادگی یک کنترل کننده می تواند سبب از کار افتادگی کنترل کننده دیگری شود و حتی سبب از کار افتادن کل شبکه در بدترین وضعیت شود. ما این پدیده را به عنوان از کارافتادگی زنجیره کنترل کننده تعریف می کنیم.