Towards probe planning for in-band network telemetry

• Main Author: Castro, Ariel Góes de
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: eng
• Source: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Download full: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/8650
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Engenharia de software; Monitoramento de Rede; Telemetria In-Band; Probes; Software Engineering; Software-Defined Network; Network Monitoring; In-band Network Telemetry

O Monitoramento de Rede em Banda (INT, do inglês In-band Network Telemetry) tem se destacado como uma abordagem poderosa para monitorar redes programáveis, fornecendo uma visibilidade detalhada dos eventos na rede. No entanto, as abordagens existentes para a orquestração do INT frequentemente negligenciam a tolerância a falhas no plano de dados, deixando os mecanismos de monitoramento comprometidos durante falhas na rede. Para solucionar essa lacuna, propomos o InPatching, uma abordagem de tolerância a falhas no plano de dados para o monitoramento baseado em INT. O InPatching detecta autonomamente dispositivos com falhas e aplica desvios coordenados nos ciclos de sondagem afetados, garantindo a coleta ininterrupta de dados de telemetria sem depender do plano de controle. Ao transferir a recuperação para o plano de dados, o InPatching reduz significativamente o tempo de recuperação em comparação com as estratégias do plano de controle. Para viabilizar desvios eficientes, formalizamos o planejamento de sondagem tolerante a falhas para INT usando um modelo de Programação Linear de Inteiros Mistas (MILP). Esse modelo nos permite determinar de forma eficiente os caminhos ótimos de desvio e minimizar o impacto no desempenho da rede. Nossa extensa avaliação demonstra a eficácia do InPatching em comparação com as soluções do plano de controle. Mostramos que o InPatching supera as abordagens do plano de controle em um fator de 18X, proporcionando recuperação rápida e confiável para o monitoramento baseado em INT, evitando um impacto substancial no desempenho. A compilação do código em hardware também foi efetuada com sucesso e as métricas obtidas sobre o uso de recursos – i.e., Match-Action UNIT (MAU) e Tagalong collections – indicam um baixo uso de recursos de memória, em média, para alocação do componentes código reescrito na arquitetura TofinoTM Native Architecture (TNA). Além das contribuições técnicas, também disponibilizamos artefatos de software de código aberto que facilitam a adoção e a reprodutibilidade do InPatching. Os operadores de rede podem aproveitar essa solução para manter uma visibilidade abrangente da rede, mesmo durante falhas na rede, garantindo uma cobertura contínua e atualizada dos dados de INT coletados. No geral, nosso trabalho contribui para o avanço do monitoramento de rede tolerante a falhas e destaca a importância de considerar a resiliência do plano de dados no projeto das abordagens de orquestração do INT. Ao abordar esse aspecto crítico, o InPatching aprimora significativamente a confiabilidade e a eficácia de sistemas de monitoramento baseados em INT em redes programáveis. Palavras-chave: Telemetria In-Band, Software-Defined Network(SDN), Probes, Monitoramento de Rede, Fast Reroute (FRR)