NetFPGA-based Scheduler Implementation and its Performance Evaluation for QoS of Virtualized Network Resources on the Future Internet Testbed

미래인터넷 테스트베드 가상화 자원의 QoS를 위한 NetFPGA 기반 스케쥴러 구현 및 성능 평가

  • 민석홍 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 정회진 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 김병철 (충남대학교 정보통신공학과) ;
  • 이재용 (충남대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2011.04.05
  • Accepted : 2011.08.17
  • Published : 2011.08.25

Abstract

Recently, research activities on the future internet are being actively performed in foreign and domestic. In domestic, ETRI and 4 universities are focused on implementation of a testbed for research on the future internet named as 'FiRST(Future Internet Research for Sustainable Testbed)'. In the 'FiRST' project, 4 universities are performing a project in collaboration named as 'FiRST@PC' project that is for an implementation of the testbed using the programmable platform-based openflow switches. Currently, the research on the virtualization of the testbed is being performed that has a purpose for supporting an isolated network to individual researcher. In this paper, we implemented a traffic scheduler for providing QoS by using the programmable platform that performs a hardware-based packet processing and we are implemented a testbed using that traffic scheduler. We perform a performance evaluation of the traffic scheduler on the testbed. As a result, we show that the hardware-based NetFPGA scheduler can provide reliable and stable QoS to virtualized networks of the Future Internet Testbed.

현재, 미래인터넷에 대한 연구가 해외 및 국내에서 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서는 미래인터넷 연구를 위하여 한국 전자통신연구원과 국내 4개 대학을 중심으로 'FiRST(Future Internet Research for Sustainable Testbed)'라는 미래인터넷 테스트베드 구축 및 관련 핵심 기술 개발 프로젝트가 진행되고 있다. 'FiRST'프로젝트 중 국내 4개 대학이 공동으로 수행하고 있는 'FiRST@PC'의 경우 프로그래머블 플랫폼을 이용하여 오픈플로우 스위치 기반의 테스트베드를 KOREN과 KREONET에 구축하였다. 현재, 테스트베드 구축에 사용 된 프로그래머블 스위치의 가상화를 통하여 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 독립적인 네트워크의 구축이 가능 하도록 하는 연구가 진행 중에 있다. 이때, 테스트베드의 가상화는 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 슬라이스라는 단위로 독립적인 네트워크의 구성을 가능하도록 하며, 각 실험자에게 제공 된 슬라이스는 신뢰성 있고 안정적인 네트워크의 자원 사용 기회가 보장되어야 한다. 본 논문에서는 미래인터넷 테스트베드를 이용하는 실험자들에게 가상화된 네트워크인 슬라이스에 QoS를 제공하기 위하여 하드웨어 기반의 패킷 처리를 지원하는 프로그래머블 플랫폼인 NetFPGA 플랫폼을 이용하여 슬라이스의 트래픽을 스케쥴링하기 위한 스케쥴러를 구현하였고, 테스트베드를 구축하여 성능 실험을 하였으며, 실험을 통하여 미래인터넷 테스트베드의 가상화된 네트워크에 신뢰성있고 안정적으로 QoS를 제공할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. GENI: Global Environment for Network Innovatio ns, http://www.geni.net
  2. FIRE: Future Internet Research and Experimentation, http://cordis.europa.eu/fp7/ict/fire/
  3. Shuji Esaki, Akira Kurokawa, and Kimihide Matsumoto, "Overview of the Next Generation Network", NTT Technical Review, Vol. 5, No.6, June 2007.
  4. Man Kyu Park, Whoi Jin Jung, Jae Yong Lee, Byung Chul Kim, "A Study of Future Internet Testbed Construction using NetFPGA/OpenFlow Switch on KOREN/KREONET", Journal of the IEEK, Vol. 47-TC, No. 7, July 2010.
  5. Jinho Haham, Bongtae Kim, and Kyungpyo Jeon, "The study of Future Internet platform in ETRI", The Magazine of the IEEK, Vol. 36, No. 3, March 2009.
  6. OpenFlow forum, http://www.openflowswitch.org/ wp/gui/
  7. Seok Hong Min, Yoon Cheol Choi, Namgon Kim, Wan Kim, Oh Chan Kwon, Byung Chul Kim, Jae Yong Lee, Dae Young Kim, Jongwon Kim, Hwhangjun Song, "Implementation of a Programmable Service Composition Network using NetFPGA-based OpenFlow Switches", 1st ASIA NetFPGA Developer's workshop, Korea, June 2010.
  8. Rob Sherwood, Glen Gibby, Kok-Kiong Yapy, Gu ido Appenzellery, Martin Casado, Nick McKeown y, Guru Parulkary, "Flow Visor: A Network Vir tualization Layer", http://www.openflow.org
  9. NetFPGA forum, http://www.netfpga.org
  10. M. Shreedhar, George Varghese, "Efficient Fair Queuing Using Deficit Round-Robin", IEEE/ACM transactions on networking, Vol. 4, No. 3, June 1996.
  11. M. Katevenis, S. Sidiropoulos, and C. Courcoubetis, "Weighted round-robin cell multiplexing in a general-purpose ATM switch chip," IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 9, pp. 1265-1279, Oct. 1991. https://doi.org/10.1109/49.105173
  12. iperf, http://sourcerforge.net/projects/iperf/
  13. Seok Hong Min, Jae Yong Lee, Byung Chul Kim, "A Network Emulator on the NetFPGA Platform", 1st ASIA NetFPGA Developer's workshop, Korea, June 2010.