Portland_A Scalable Fault-Tolerant Layer 2 Data Ce

PortLand:AScalableFault-TolerantLayer2DataCenterNetworkFabric邓畅霖2012.11.21outlinesBackgroundPortLandSpecificationImplementationCommentBackgroundFattreeScalableFault-tolerantLoop-freeUnicast&MulticastRequirementsR1.AnyVMmaymigratetoanyphysicalmachine.MigratingVMsshouldnothavetochangetheirIPaddresses.R2.Anadministratorshouldnotneedtoconfigureanyswitchbeforedeployment.R3.Anyendhostshouldbeabletoefficientlycommunicatewithanyotherendhostinthedatacenter.R4.Thereshouldbenoforwardingloops.R5.Failureswillbecommonatscale,sofailuredetectionshouldberapidandefficient.Soastounicastandmulticast.PortLandspecificationFabricManagerPMACProxy-basedARPDistributedLocationDiscovery48-bitPMACformPseudoMACpodpositionportvmid16bit8bit8bit16bitActualMACtoPseudoMACmappingAMAMtoPMACProxy-basedARPARPDLPDistributedLocationDiscoverynoadministratorconfigurationperiodicallysendaLocationDiscoveryMessage(LDM)LDMcontainsthefollowinginformation:Switchidentifier(switch_id)、Podnumber(pod)、Position(pos)、Treelevel(level)、Up/down(dir)交换机启动时，除了switch_id与端口号，其他值均没有赋值。DLPDistributedLocationDiscoverylevel值的获取Step1:边界交换机学习到它一部分端口直接与主机相联，故level=0Step2:汇聚交换机学习到它的一部分端口与边边界交换相关，故level=1Step3:核心交换机level=2pos值的获取Step1:交换机在[0,k/2-1]（k是端口数）中随机取一个值，并向所有汇聚交换机（其上行端口）进行发送Step2:当有一半(=k/4+1)的汇聚交换机承认这个值，那么可获得该值，否则在可选的值除去该值，重新尝试。pod值的获取只由pos=0的交换机去请求，向FabricManager请求以获得一个唯一的pod号。Loop-freeProvablyLoopFreeForwardingSeeAppendixA:Loop-freeProofFaultTolerant:UnicastFaultTolerant:UnicastUnicast：faultdetectionandactionFaultTolerant:MulticastMulticast：faultdetectionandactionMulticast：afterfaultrecoveryFaultTolerant:MulticastImplementationTestbed:20OpenFlowNetFPGAswitchesTCAM+SRAMforflowentriesSoftwareMACrewriting3tieredfat-tree16endhostsSystemArchitectureEvaluationMeasurementsConfigurationResultsNetworkconvergencetimeKeepalivefrequency=10msFaultdetectiontime=50ms65msTCPconvergencetimeRTOmin-200ms~200msMulticastconvergencetime110msControltraffictofabricmanager27000+hosts,100ARPs/sec/host400MbpsCPUrequirementsoffabricmanager27000+hosts,100ARPs/sec/host70CPUcoresVM-migrationVM-migrationCommentsAdvantages:1.采用PMAC代替AMAC实现ID与Location分离。2.采用OpenFlow协议编程根据层次化的PMAC地址进行路由与转发的实现。3.采用LDP协议，实现了即插即用可扩展的能力。4.容错能力较强，在不引入额外包头的情况下，可以保证转发无环。5.支持广播。CommentsDisadvantages：1.胖树拓扑结构存在着大量的冗余链路，造成大量重复投资。2.没有考虑PortLand拥塞问题。3.VM的迁移及测量还不是太明了4.Portland协议通过FabricManager能完成LDP的PMAC编址、基于服务器代理的ARP、链路断路的自动检测与重新寻路等功能。但是，反过来Portland又非常依赖FabricManager。这造成两点：（1）安全问题：如果FabricManager服务器的通道堵塞，或者出现故障，则整个数据中心将瘫痪；（2）扩展问题：PMAC编址、基于服务器代理的ARP、链路断路的自动检测与重新寻路都需要FabricManager服务器，必然对其造成很大的压力，FabricManager服务器的处理能力很可能成为整个数据中心的瓶颈。AdvancementsAdvancements为弥补以上两个不足，我们可以采取以下两个措施：对FabricManager服务器实行“1+1”的保护，因为用户对数据中心实时性的要求，所以基本要实现对FabricManager的热备份，在一个FabricManager出现故障后，备用FabricManager服务器能迅速取代之；采用分布式的FabricManager，每个FabricManager一部分数据中心处理的业务，他们之间进行互联交互，这样既能使减小FabricManager出现故障后的损失，又能缓解它的处理压力，增强可扩展性。ReferenceR.N.Mysore,A.Pamboris,N.Farrington,N.Huang,P.Miri,S.Radhakrishnan,V.Subramanya,andA.Vahdat.InproceedingsoftheACMSIGCOMM.PortLand:AScalableFault-TolerantLayer2DataCenterNetworkFabric,2009论文笔记：PortLand:AScalableFault-TolerantLayer2DataCenterNetworkFabric.:ascalableandflexibledatacenternetwork，2009Thanks