O objetivo desta dissertação é avaliar o desempenho de ambientes virtuais de
roteamento construídos sobre máquinas x86 e dispositivos de rede existentes na Internet atual.
Entre as plataformas de virtualização mais utilizadas, deseja-se identificar quem melhor
atende aos requisitos de um ambiente virtual de roteamento para permitir a programação do
núcleo de redes de produção. As plataformas de virtualização Xen e KVM foram instaladas
em servidores x86 modernos de grande capacidade, e comparadas quanto a eficiência,
flexibilidade e capacidade de isolamento entre as redes, que são os requisitos para o bom
desempenho de uma rede virtual. Os resultados obtidos nos testes mostram que, apesar de ser
uma plataforma de virtualização completa, o KVM possui desempenho melhor que o do Xen
no encaminhamento e roteamento de pacotes, quando o VIRTIO é utilizado. Além disso,
apenas o Xen apresentou problemas de isolamento entre redes virtuais. Também avaliamos o
efeito da arquitetura NUMA, muito comum em servidores x86 modernos, sobre o desempenho
das VMs quando muita memória e núcleos de processamento são alocados nelas. A análise
dos resultados mostra que o desempenho das operações de Entrada e Saída (E/S) de rede pode
ser comprometido, caso as quantidades de memória e CPU virtuais alocadas para a VM não
respeitem o tamanho dos nós NUMA existentes no hardware. Por último, estudamos o
OpenFlow. Ele permite que redes sejam segmentadas em roteadores, comutadores e em
máquinas x86 para que ambientes virtuais de roteamento com lógicas de encaminhamento
diferentes possam ser criados. Verificamos que ao ser instalado com o Xen e com o KVM, ele
possibilita a migração de redes virtuais entre diferentes nós físicos, sem que ocorram
interrupções nos fluxos de dados, além de permitir que o desempenho do encaminhamento de
pacotes nas redes virtuais criadas seja aumentado. Assim, foi possível programar o núcleo da
rede para implementar alternativas ao protocolo IP. / The aim of this work is to evaluate the performance of routing virtual environments
built on x86 machines and network devices existing on the Internet today. Among the most
widely used virtualization platforms, we want to identify which best meets the requirements
of a virtual routing to allow programming of the core production networks. Virtualization
platforms Xen and KVM were installed on modern large capacity x86 machines, and they
were compared for efficiency, flexibility and isolation between networks, which are the
requirements for good performance of a virtual network. The tests results show that, despite
being a full virtualization platform, KVM has better performance than Xen in forwarding and
routing packets when the VIRTIO is used. Furthermore, only Xen had isolation problems
between networks. We also evaluate the effect of the NUMA architecture, very common in
modern x86 servers, on the performance of VMs when lots of memory and processor cores
are allocated to them. The results show that Input and Output (I/O) network performance can
be compromised whether the amounts of virtual memory and CPU allocated to VM do not
respect the size of the existing hardware NUMA nodes. Finally, we study the OpenFlow. It
allows slicing networks into routers, switches and x86 machines to create virtual
environments with different routing forwarding rules. We found that, when installed with Xen
and KVM, it enables the migration of virtual networks among different physical nodes,
without interruptions in the data streams, and allows to increase the performance of packet
forwarding in the virtual networks created. Thus, it was possible to program the core network
to implement alternatives to IP protocol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:5485 |
| Date | 27 August 2013 |
| Creators | Leopoldo Alexandre Freitas Mauricio |
| Contributors | Marcelo Gonçalves Rubinstein, Alexandre Sztajnberg, Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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