sistemi middleware - communications
TRANSCRIPT
![Page 1: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/1.jpg)
Sistemi Middleware
Comunicazioni di rete nei Data Center Distribuiti
Federico Baroccia.a. 2013/2014
Communications
![Page 2: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/2.jpg)
Indice
1. Caratteristiche generali
2. Architetture per migliorare la comunicazione → VICTOR → VL2 → PortLand
3. Considerazioni finali
Communications
![Page 3: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/3.jpg)
Architettura tradizionale
I Data Center convenzionali usano server dedicati per eseguire le applicazioni.
→ Macchine non utilizzate completamente → Costi elevati → Scalabilità verticale
Communications
![Page 4: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/4.jpg)
Architettura Cloud
Impiego delle tecnologie di virtualizzazione.
→ I server eseguono più istanze di macchine virtuali
→ Costi contenuti → Scalabilità orizzontale → Distribuzione geografica
Communications
![Page 5: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/5.jpg)
Architettura Data Center proposta da CISCO
Communications
Internet InternetCR CR
AR AR AR AR…
SSLB LB
Data CenterLayer 3
Internet
SS
A AA …
SS
A AA …
…
Layer 2
Key:• CR = L3 Core Router• AR = L3 Access Router• S = L2 Switch• LB = Load Balancer• A = Rack of 20 servers
with Top of Rack switch
![Page 6: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/6.jpg)
Confronto sulla comunicazione
Communications
CLIENT/SERVER SERVER/SERVER
DATA CENTER TRADIZIONALE
Maggiore Latenza Comunicazioni più veloci e semplici da gestire
CLOUD Minore Latenza Comunicazione più lenta e complessa.
Problemi nella gestione di rete delle Macchine Virtuali
![Page 7: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/7.jpg)
Pressioni commerciali
Fornire servizi che rispondono più velocemente alle richieste dell'utente migliorano la sua esperienza, fornendo maggiori guadagni per l'azienda.
Communications
![Page 8: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/8.jpg)
Altre motivazioni
→ Scalabilità su richiesta → Massimo utilizzo dei server → Affidabilità e ridondanza dei servizi → Risparmio energetico
Communications
![Page 9: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/9.jpg)
Obiettivi
→ Fornire una rete agile e scalabile → Alte prestazioni ed affidabilità → Possibilità di rilocare (migrare) servizi → Fornire una banda ed una latenza uniforme → Isolamento dei servizi → Contenere i costi
Communications
![Page 10: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/10.jpg)
Obiettivi di Rete
→ Banda elevata ed uniformeI servizi devono poter accedere ad uguali
potenzialità di rete indifferentemente da dove essi sono collocati.
→ IsolazioneIl traffico dati di un server non deve
interferire con quello di un altro. → Facilità di configurazione
Data Center “Plug-and-Play”
Communications
![Page 11: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/11.jpg)
Punti fondamentali
→ Traffico dati elevato
→ Basse latenze di comunicazione
→ Scalabilità
Communications
![Page 12: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/12.jpg)
Soluzione
→ Ottimizzare le comunicazioni di rete!
… come ?
→ VICTOR → VL2 → PortLand
Communications
![Page 13: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/13.jpg)
VICTOR
Virtually Clustered Open Router
Rete virtuale costituita da router virtuali per connettere macchine virtuali.
VICTOR
![Page 14: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/14.jpg)
Live Migration
Le VM possono essere migrate per migliorare le comunicazioni.
Occorre garantire trasparenza nelle comunicazioni di rete (Virtual IP).
VICTOR
![Page 15: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/15.jpg)
Architettura
FE: Elementi di Instradamento
CC: Controllore centralizzato (uno o più)
→ Il CC controlla e configura i vari FE.
VICTOR
![Page 16: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/16.jpg)
Instradamento
Traffico dati da Client a VM1:
- Client- FE2- FE4- VM1
VICTOR
![Page 17: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/17.jpg)
Instradamento
Traffico dati da VM1 a Client:
- VM1- FE4- Client
VICTOR
![Page 18: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/18.jpg)
Instradamento
Traffico dati da VM1 a VM2:
- VM1- FE4- FE3- VM2
VICTOR
![Page 19: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/19.jpg)
Migrazione di Macchine Virtuali
→ Semplice se nella stessa LAN
→ Se interessa LAN diverse si impiegano messaggi ARP per comunicare la nuova posizione
→ Il CC configura gli FE per instradare correttamente i pacchetti
VICTOR
![Page 20: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/20.jpg)
VL2
La rete di interconnessione tra server viene astratta in un unico switch virtuale.
VL2
![Page 21: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/21.jpg)
VL2
La rete di interconnessione tra server viene astratta in un unico switch virtuale.
VL2
VL2
![Page 22: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/22.jpg)
VL2Caratteristiche
→ Nessuna modifica hardware. → Flessibilità nella allocazione
delle risorse. → Topologia CLOS, molti
percorsi di connessione. → VLB (Valiant Load Balancing)
instradamento dati casuale e non centralizzato.
![Page 23: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/23.jpg)
Architettura VL2
VL2
![Page 24: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/24.jpg)
Comunicazione tra server
Si gestiscono 2 tipi di indirizzi IP, usati per separare i servizi dalla loro localizzazione:
→ AA: Application-specific Address → LA: Location-specific Address
→ AA-to-LA: Viene usato un Directory System per mappare e convertire gli indirizzi, consentendo la comunicazione tra VM.
VL2
![Page 25: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/25.jpg)
Esempio VLB in rete VL2
VL2
![Page 26: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/26.jpg)
Esempio Directory System in rete VL2
VL2
payloadToR3
. . . . . .
y x y z
payloadToR4 z
ToR2 ToR4ToR1 ToR3
payload z
. . .
DirectorySystem
…x ToR2
y ToR3
z ToR4
…
Lookup &Response
![Page 27: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/27.jpg)
Esempio Migrazione e Directory System
VL2
payloadToR3
. . . . . .
y x
payloadToR4 z
ToR2 ToR4ToR1 ToR3
y, z payloadToR3 z
. . .
DirectorySystem
…x ToR2
y ToR3
z ToR4
…
Lookup &Response
…x ToR2
y ToR3
z ToR3
…
![Page 28: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/28.jpg)
PortLand
→ Insieme di protocolli di routing, instradamento e risoluzione degli indirizzi.
→ Topologia di rete FAT.
PortLand
![Page 29: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/29.jpg)
Caratteristiche
→ Assegna Pseudo-MAC (PMAC) alle VM. → Implementato internamente agli switch. → Semplifica gli aspetti sistemistici.
PortLand
![Page 30: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/30.jpg)
Pseudo-MAC
→ Indirizzo unico assegnato ad ogni VM. → Resta invariato anche dopo la migrazione. → Nello scambio di messaggi avviene un rewriting
tra PMAC e AMAC (Actual MAC). → Tramite LDP (Location Discovery Protocol) gli
switch acquisiscono i valori PMAC-AMAC delle VM.
PortLand
![Page 31: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/31.jpg)
Struttura PMAC
→ Valore di 48 bit.
→ Pod: numero del pod → Position: posizione nel pod → Port: porta alla quale l'host è connesso. → VMID: identifica la VM nella macchina fisica.
PortLand
Position (8 bit) VMID (16 bit)Pod (16 bit) Port (8 bit)
![Page 32: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/32.jpg)
AMAC – PMAC Mapping
PortLand
![Page 33: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/33.jpg)
Proxy ARP
→ I messaggi ARP vengono inviati in broadcast, lo switch può controllare nella sua tabella e rispondere subito, evitando il broadcast.
PortLand
![Page 34: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/34.jpg)
Considerazioni Finali
→ Quale topologia di rete dovrebbe essere utilizzata nei Data Center?
→ Quale architettura di routing? → Come migliorare la gestione del traffico? → Come gestire le congestioni? → Come gestire comunicazioni su scala globale? → Come garantire sicurezza?
Conclusioni
![Page 35: Sistemi Middleware - Communications](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051520/58ecf6101a28ab90608b457d/html5/thumbnails/35.jpg)
?Grazie dell'ascolto!
Domande ?