Доклад Шухмана А.Е., Оренбургский госуниверситет на Семинаре Консорциума университетов России по ПКС-технологиям 11 марта 2014 года, МГУ им. М.В. Ломоносова

1. ОГУ
1/15
Исследования программно-
конфигурируемых сетей в Оренбургском
государственном университете
Шухман А.Е., зав. кафедрой геометрии и компьютерных наук
Оренбургского госуниверситета, к.п.н, доцент
Совещание консорциума «ПКС – технологии в
научной и образовательной среде»
11.03.2014, Москва
shukhman@gmail.com

2. ОГУ
2/15
Выполненные проекты в рамках ФЦП
«Исследования и разработки...»
 Анализ и разработка методов и алгоритмов
управления сетевыми ресурсами в
распределенных вычислительных центрах
обработки данных на основе программно-
конфигурируемых компьютерных сетей
июнь 2012 г. – июль 2013 г.
 Создание типовых программных решений для
управления корпоративной беспроводной
инфраструктурой на основе программно-
конфигурируемых сетей
март 2013 г. – август 2013 г.

3. ОГУ
Модель распределенного
вычислительного ЦОД с ПКС его
сегментов
Структурная модель
распределенного вычислительного ЦОД
с ПКС его сегментов
Математическая модель
параллельной вычислительной
задачи
Математическая модель сети
передачи данных
Модель облачной системы
распределенного вычислительного
ЦОД с ПКС его сегментов
Математическая модель
вычислительной задачи
грид-системы
Модель вычислительной грид-
системы поверх облачной системы
3/15
Комплекс разработанных моделей для
распределенных вычислительных ЦОД

4. ОГУ
4/15
Результаты теоретических
исследований
 Предложена концепция расширения сетевой
операционной системы NOX на основе единой
отказоустойчивой СУБД.
 Разработан прототип модуля обеспечения QoS
для NOX, обеспечивающий минимальную
полосу пропускания потока или
гарантированный верхний предел для
суммарной задержки.
 Разработаны алгоритмы планирования задач
грид-системы, учитывающие характеристики
компьютерной сети.

5. ОГУ
5/15
Экспериментальные исследования системы
управления вычислительными ЦОД на
основе ПКС
 Разработан модуль планирования задач
распределенной вычислительной системы для
системы управления задачами Torq.
 Разработан модуль для СОС Nox, работающий
совместно с модулем планирования задач.
 Создан экспериментальный ЦОД из двух
сегментов по 8 вычислительных узлов.
 Максимальный рост производительности (на
2.4% и 8.7% для вычислительно-интенсивного и
коммуникационно-интенсивного наборов задач)
продемонстрировал вариант сочетания
алгоритма планирования задач BackfillSDM и
проактивного метода управления сетью.

6. ОГУ  Поддерживаются любые клиентские устройства без
необходимости установки дополнительного ПО.
 ПО для точки доступа создается под унифицированную
платформу OpenWRT,
 Управление осуществляется централизовано
специальным модулем СОС.
 Для управления используется технология OpenFlow.
 Используется виртуальная точка доступа для каждого
клиента.
 Решение о переключении клиента между физическими
точками доступа принимается системой управления.
 Обеспечивается бесшовный роуминг с минимальными
задержками.
6/15
Концепция централизованного управления
беспроводной инфраструктурой

7. ОГУ
Основные результаты теоретических и
экспериментальных исследований
7/8
1. Методы и алгоритмы управления корпоративной
беспроводной инфраструктурой
2. Алгоритм функционирования беспроводной точки доступа
3. Алгоритм обеспечения QoS
4. Модель программных средств с открытым исходным кодом
для управления корпоративной беспроводной
инфраструктурой
5. Модули типовых программных решений, прошедшие
экспериментальную проверку на соответствие требованиям
ТЗ (время переключения между точками доступа до 150 мс)
7/15

8. ОГУ
8/8
Методы и алгоритмы управления
корпоративной беспроводной инфраструктурой
Основная идея ПКС - отделить функцию управления сетевым
оборудованием от передачи данных. При реализации этого
подхода в беспроводных сетях должны использоваться
следующие методы и алгоритмы:
Метод реализации виртуальной точки доступа,
перемещаемой по физическому оборудованию
Алгоритмы для дополнения функций драйвера сетевых карт
Метод управления виртуальной точкой доступа по протоколу
OpenFlow
Алгоритмы балансировки нагрузки на виртуальные точки
доступа
Алгоритмы осуществления беспроводного роуминга клиентов
Алгоритм обеспечения QoS в беспроводных и ПКС сетях
8/15

9. ОГУ
9/8
Модель программных средств для
управления корпоративной беспроводной
инфраструктурой
9/15

10. ОГУ
10/8
Экспериментальный сегмент ПКС
Экспериментальный сегмент создавался в ОГУ – крупнейшем
вузе области и одном из крупнейших региона:
- Более 32 000 студентов, более 2000 ППС и УВП;
- 20 учебных корпусов;
- лекционные и актовые залы большой вместимости.
Состав экспериментального сегмента:
•Беспроводные точки доступа
•ПКС коммутаторы
•Серверы виртуализации контроллеров
•Беспроводные клиенты
•Автоматизированная система научных исследований ПКС
•Сниферы беспроводный сетей
10/15

11. ОГУ
Фотографии экспериментального сегмента
беспроводной сети с поддержкой ПКС
Стойка с сегментом ПКС
Коммутаторы ПКС и вычислительные узлы
11/15

12. ОГУ
Фотографии экспериментального сегмента
беспроводной сети с поддержкой ПКС
Сервера контроллеров ПКС
Контроллеры и серверы
беспроводной сети
12/15

13. ОГУ
Фотографии экспериментального сегмента
беспроводной сети с поддержкой ПКС
Установленные беспроводные точки доступа
(59 штук)
13/15

14. ОГУ
Перспективы продолжения исследований
 Разработка моделей и алгоритмов выполнения
коллективных сетевых операций для
распределенных вычислений на основе
программно-конфигурируемых сетей
 Разработка системы управления гибридными
вычислительными облачными системами на
основе виртуализации сети и аппаратных
ресурсов
 Разработка системы управления беспроводной
корпоративной инфраструктурой на основе
программно-конфигурируемых сетей
14/15

15. ОГУ
Текущие исследования
(в рамках региональных грантов РФФИ)
 Разработка методов и алгоритмов эффективной
работы образовательных ресурсных центров на
основе облачных вычислений в условиях
существующих ограничений оборудования, каналов
связи и схем лицензирования программного
обеспечения
 Разработка аналитической модели
широкополосного беспроводного доступа к
образовательным и мультимедиа ресурсам
 Разработка эффективных алгоритмов управления
корпоративными сетями на основе технологии
программно-конфигурируемых сетей
15/15