Towards a coordination-free orchestration approach to manage consistent service reconfiguration in NFV multi-domain environments
Vers une approche de l'orchestration sans coordination pour gérer la reconfiguration cohérente des services dans les environnements NFV multi-domaines.
Résumé
Under the multi-domain orchestration approach of Network Function Virtualization, network providers share services, creating a federation. In it, many orchestrators jointly manage the lifecycle tasks of network services, such as reconfiguration. To consistently reconfigure VNF-based network services; all replicas of the service in each orchestrator have the same state. The literature proposes sending grants to prevent unwanted side-effects when reconfiguring such services. If a conflict arises because of inconsistencies, the orchestrators either choose an all-knowing global orchestrator or solve consensus. Both approaches introduce overhead that clashes with the goal of Network Function Virtualization. In this research, we propose identifying dependencies by an intermediary consistency model. We ask if it is possible to reconfigure consistently VNF-based network services without coordinating the orchestrators. To answer this, first, we study the problem of migrating shared virtualized network functions, highlighting why orchestrators need to coordinate. Then, we consider the more general problem of end-to-end consistent reconfiguration for dependent VNF-based network services. We identify that is possible, at least theoretically, to solve the previous problem without coordinating the orchestrators; but, in practical terms, they coordinate. Finally, we study the related problem of reconfiguring the VNF-Forwarding Graph of a shared VNF-based network service. We show the limits of the coordination approach and propose a coordination-free algorithm to reconfigure consistently the VNF-Forwarding Graphs. After this research, we open the door for other orchestration algorithms without coordination for managing the lifecycle tasks of VNF-based network services. This means strong consistency guarantees without the overhead of coordination.
Dans le cadre de l'approche d'orchestration multi-domaine de la virtualisation des fonctions réseau, les fournisseurs de réseaux partagent des services, créant ainsi une fédération. Dans celle-ci, de nombreux orchestrateurs gèrent conjointement les tâches du cycle de vie des services réseau, telles que la reconfiguration. Pour reconfigurer de manière cohérente les services réseau basés sur VNF, toutes les répliques du service dans chaque orchestrateur ont le même état. La littérature propose l'envoi de subventions pour éviter les effets secondaires indésirables lors de la reconfiguration de ces services. Si un conflit survient en raison d'incohérences, les orchestrateurs choisissent un orchestrateur global omniscient ou résolvent le consensus. Ces deux approches introduisent des frais généraux qui vont à l'encontre de l'objectif de la virtualisation des fonctions réseau. Dans cette recherche, nous proposons d'identifier les dépendances par un modèle de cohérence intermédiaire. Nous nous demandons s'il est possible de reconfigurer de manière cohérente les services réseau basés sur les VNF sans coordonner les orchestrateurs. Pour répondre à cette question, nous étudions d'abord le problème de la migration des fonctions réseau virtualisées partagées, en mettant en évidence les raisons pour lesquelles les orchestrateurs doivent se coordonner. Ensuite, nous considérons le problème plus général de la reconfiguration cohérente de bout en bout pour les services réseau dépendants basés sur VNF. Nous identifions qu'il est possible, au moins théoriquement, de résoudre le problème précédent sans coordonner les orchestrateurs ; mais, en termes pratiques, ils se coordonnent. Enfin, nous étudions le problème connexe de la reconfiguration du VNF-Forwarding Graph d'un service réseau partagé basé sur VNF. Nous montrons les limites de l'approche de coordination et proposons un algorithme sans coordination pour reconfigurer de manière cohérente les VNF-Forwarding Graphs. Après cette recherche, nous ouvrons la porte à d'autres algorithmes d'orchestration sans coordination pour gérer les tâches du cycle de vie des services réseau basés sur VNF. Cela signifie de fortes garanties de cohérence sans la surcharge de la coordination.
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