Konzepte und Mechanismen zur konsistenten nebenläufigen Aktualisierung der Weiterleitungstabellen in Software-defined Networks

Abstract

In Software-defined Networks existieren zwei wichtige Gründe, die Kontrollebene auf mehrere Controller zu verteilen. Erstens ist es für die Skalierbarkeit des Systems wichtig, Zuständigkeiten flexibel auf mehrere Controller zu verteilen und zweitens muss ein Ausfall eines Controllers durch andere Controller toleriert und aufgefangen werden können. Außerdem ist eine Verteilungstransparenz der Kontrolllogik erwünscht, die es Kontrollanwendungen ermöglicht, Routen ohne große Kenntnisse des Netzwerks zu schreiben. Bei der Aktualisierung von Weiterleitungstabellen durch mehrere Controller treten durch asynchrone Kommunikation und konkurrierende Updates Inkonsistenzen in den Weiterleitungstabellen auf, die eine Koordination des Ablaufs nötig machen. Inkonsistenzen entstehen dadurch, dass innerhalb kurzer Zeit zwei Schreibaufträge für konkurrierende Routen gestartet werden und diese in unterschiedlicher Reihenfolge bei den Switchs verarbeitet werden, wodurch beide Flows unvollständig implementiert werden und Schleifen entstehen können.

In dieser Arbeit wird eine verteilte Control Coordination Middleware vorgestellt, die zwei Mechanismen anbietet, durch die diese Inkonsistenzen verhindert werden. In der Locking-Variante muss ein Agent, der einen Flow einrichtet, erst eine Sperre über das Matching-Kriterium beantragen, bevor er die Updates verschicken darf. In der Logical-Clock-Variante werden die Updates mit Zeitstempeln versehen, die es den Switchs ermöglichen, veraltete Updates zu verwerfen.