La virtualisation apparait comme étant une solution clé pour révolutionner l'architecture des réseaux comme Internet. La croissance et le succès d'Internet ont fini par aboutir a' son ossification : le déploiement de nouvelles fonctionnalités ou la mise a jour de son architecture ne sont guère possibles, entravant ainsi les innovations. La virtualisation apporte une réponse a cette problématique, en ajoutant une couche d'abstraction entre le matériel et le réseau tel qu'il est vu par les utilisateurs. De tels réseaux virtuels peuvent être gérés et configures de manière flexible et indépendamment les uns des autres, par des opérateurs différents. Ceci crée donc un environnement compétitif qui stimule l'innovation. En étant dématérialisés de cette façon, les réseaux peuvent être déployés a la demande, configures, démarrés, suspendus, sauvegardes, supprimes, etc., comme un en- semble d'objets eux-mêmes programmables, organisées dans une topologie, où chaque objet représente un commutateur, un routeur ou un lien virtuel. La flexibilité qui en résulte donne a l'opérateur la possibilité de configurer la topologie du réseau, et de modifier les piles protocolaires. Parvenir à un tel degré de découplage, permettant d'aboutir a' des changements fondamentaux, est l'un des buts ultimes de la virtualisation des réseaux-- qui est envisagée comme une cl e pour le 'futur' de l'Internet--mais le concept est pour l'instant loin d'être réalisé. Jusqu'à' présent, la virtualisation du réseaux a été déployée dans des plateformes de test ou de recherche, pour permettre aux chercheurs d'expérimenter avec les protocoles de routage, notamment dans les réseaux interconnectant des nœuds de calcul, eux-mêmes virtuels. L'industrie propose des routeurs virtuels pour la consolidation des réseaux afin de réduire les coûts des équipements. Pourtant, dans le but d'introduire la virtualisation dans les réseaux de production comme ceux de l'Internet, plusieurs nouveaux défis apparaissent. La couche supplémentaire interposée entre le matériel et les réseaux virtuels doit prendre en charge le partage des ressources physiques entre les différents réseaux virtuels. Elle introduit potentiellement un surcoût en performance. Dans ce manuscrit, nous nous concentrons sur ces problématiques, en particulier la performance et le partage dans les réseaux virtualises. Ces deux questions sont particulièrement pertinentes, lorsque le plan de données du réseau lui-même est virtualise, pour offrir un maximum d'isolation et de configurabilité dans des réseaux virtuels. Puis, nous examinons les possibles applications des réseaux virtuels, partageant le réseau physique au niveau du plan de données. Dans ce contexte, les contributions présentées dans ce manuscrit peuvent être résumées de la manière suivante. Analyse et évaluation de l'impact des mécanismes de virtualisation sur la performance des communications. Afin d' évaluer l'impact de la virtualisation sur les performances d'un réseau virtualise, nous analysons d'abord différentes technologies qui permettent de virtualiser le plan de données. Puis nous construisons un prototype de routeur virtuel en utilisant des techniques logicielles de virtualisation. La performance réseau d'un tel routeur virtuel est évaluée en détail, en utilisant des configurations logicielles différentes [7] [9] [2]. Les résultats montrent que la performance des communications des serveurs virtuels a augmente durant les dernières années, pour atteindre jusqu'à' 100% du débit maximum sur des interfaces réseau de 1 Gb/s, grâce aux optimisations logicielles. La virtualisation en logiciel est donc une approche prometteuse pour l'expérimentation, mais pour un réseau de production tel qu'Internet, du matériel dédié est requis, pour atteindre de très hauts débits (> 10 Gb/s). Virtualisation de la matrice de commutation. Nous proposons une architecture de commutation virtualisée, qui permet de partager les ressources matérielles d'un commutateur de manière flexible entre plusieurs commutateurs virtuels [5]. Cette architecture de switch virtualisée permet a' des utilisateurs de mettre en place des commutateurs virtuels, instancies au dessus du commutateur physique, chaque commutateur ayant un nombre de ports configurable. De plus, la capacité par port et la taille des tampons mémoire peuvent être dimensionnées. En outre, chaque commutateur virtuel peut disposer de mécanismes d'ordonnancement et de mise en file d'attente de paquets différents. Un ordonnanceur de commutateurs virtuels contrôle le partage des ressources matérielles entre les commutateurs virtuels et assure l'isolation des performances. L'architecture proposée est évaluée par des simulations. Un brevet a été déposé pour cette architecture [VxSwitch]. Isolation et programmation de r eseaux virtuels. Etant virtualisées, les ressources réseau sont partagées par des réseaux virtuels différents. Pour contrôler la quantité de chaque ressource qui est attribuée à chaque réseau virtuel, nous proposons un service de réseaux virtuels. Ce service consiste en l'interconnexion de nœuds par un réseau virtuel, compose de routeurs et de liens virtuels. Les routeurs peuvent être configures afin que chaque réseau virtuel puisse contrôler quel chemin est utilise par son trafic. La bande passante peut être allouée dynamiquement aux liens virtuels. Les ressources physiques sous-jacentes vérifient que chaque lien virtuel fournit la bande passante configurée et qu'il assure un niveau de service garanti [1]. Ce service est implémenté de deux façons. En premier lieu, des routeurs virtuels logiciels interconnectes par des liens virtuels sont utilises [HIPerNet]. Puis, des routeurs et liens virtuels sont crées en utilisant des commutateurs OpenFlow. Des évaluations montrent qu'avec chacune des deux approches, des garanties en termes de bande passante, ainsi que des fonctions de configuration du routage peuvent être fournies a' chaque réseau virtuel. Application des réseaux virtuels. Finalement, le service de réseaux virtuels est applique au contexte des infrastructures virtuelles généralisées, combinant la virtualisation du réseau et des nœuds de calcul. Les utilisateurs peuvent demander une infrastructure virtuelle de calcul, dont les ressources sont interconnectées par un réseau virtuel contrôle. Cette approche est prometteuse pour les réseaux du Cloud ou nuage en français. Nous déployons un tel service dans la plateforme de test Grid'5000, et l'évaluons en utilisant une application distribuée à grande échelle [6]. Les résultats montrent que la configuration de niveaux de service réseau différents impacte directement le temps d'exécution de l'application [3] [12]. Nous validons donc l'importance du contrôle et de l'isolation dans les réseaux virtuels, dans le but de fournir des performances prévisibles a des applications Cloud.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00793367 |
| Date | 07 July 2011 |
| Creators | Fabienne, Anhalt |
| Publisher | Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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