Infokommunikacionnye tehnologiiInfokommunikacionnye tehnologiiИнфокоммуникационные технологии2073-3909Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics5618210.18469/ikt.2017.15.2.09ArticlesСтатьиResearch ArticleESTIMATION OF SCALABILITY OF SDN CONTROLLER`S LATENCY ON PARALLEL COMPUTING SYSTEMОценка масштабируемости задержки ПКС-контроллера на параллельной вычислительной системеKartashevskiiViacheslav GrigorevichКарташевскийВячеслав Григорьевичkartash@psati.ruGalichSergey VladimirovichГаличСергей Владимировичsergeygali4@gmail.comSemenovEvgenii SergeevichСемёновЕвгений Сергеевичessemenov@mail.ruKirianovaNina IvanovnaКирьяноваНина Ивановнаvolsu.tks@mail.ruPovolzhskiy State University of Telecommunications and InformaticsПоволжский государственный университет телекоммуникаций и информатикиVolgograd State UniversityВолгоградский государственный университет15062017152VOL 15, NO2 (2017)ТОМ 15, №2 (2017)16317020122020Copyright ©; 2017, Kartashevskii V.G., Galich S.V., Semenov E.S., Kirianova N.I.Copyright ©; 2017, Карташевский В.Г., Галич С.В., Семёнов Е.С., Кирьянова Н.И.2017Kartashevskii V.G., Galich S.V., Semenov E.S., Kirianova N.I.Карташевский В.Г., Галич С.В., Семёнов Е.С., Кирьянова Н.И.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/2073-3909/article/view/56182

In this article, we present a study of software-defined network`s controller latency scaling on parallel computing system. Metrics of parallel computing, such as speedup and efficiency, were determined. Amdahl`s law for multicore processors with thread-level parallelism has been considered. The range of applicability for Amdahl`s law has been established. The test bed and the methodology of experiments has been discussed in detail. Latency of OpenDaylight controller, which has been run on server with Intel Xeon central processor, has been measured by Cbench utility. As a result, the sequential fraction of OpenDaylight code, as well as speedup and efficiency has been calculated. It is concluded that the sequential fraction of code is increasing during experiment with a growth of number of processor core and it is necessary that a more thorough study of the phenomenon should be performed. The findings also indicates that Hyper-Threading technology is allow to reduce a latency of software-defined network`s controller and improve of efficiency of central processor usage.

В данной статье авторами рассматриваются метрики и закономерности параллельных вычислений применительно к оценке масштабирования задержки контроллера программно-конфигурируемых сетей. Проанализирован закон Амдала для многоядерных центральных процессоров, поддерживающих распараллеливание на уровне потоков, и определены его области применимости. Проведены экспериментальные исследования масштабирования задержки контроллера программно-конфигурируемых сетей OpenDaylight на параллельной вычислительной системе, снабженной процессором Intel Xeon. В результате была выявлена тенденция к росту доли линейного кода при увеличении числа ядер центрального процессора. Данное явление ограничивает рост ускорения на параллельной вычислительной системе. Сделан вывод о том, что активация технологии распараллеливания потоков Hyper-Threading позволяет снизить задержку контроллера OpenDaylight и повысить эффективность использования процессора сервера. Результаты исследования могут быть полезны сетевым инженерам, администрирующим контроллеры программно-конфигурируемых сетей, а также программистам, разрабатывающим программное обеспечение для данного контроллера.

OpenDaylightsoftware-defined networksSDN-controllerOpenDaylightlatencymulticore processorsthread-level parallelismscalabilityspeedupAmdahl`s lawпрограммно-конфигурируемые сетиПКС-контроллерзадержкамногоядерный процессорраспараллеливание на уровне потоковмасштабированиеускорениезакон АмдалаITU-Т Recommendation Y.1540. IP Packet Transfer and Availability Performance Parameters // ITU, 2016. - 57 p.ITU-Т Recommendation Y.1541. Network Performance Objectives for IP-Based Services // ITU, 2011. - 66 p.ITU-Т Recommendation Y.1291. An Architectural Framework for Support of Quality of Service in Packet Networks // ITU, 2004. - 30 p.Об утверждении требований к организационно-техническому обеспечению устойчивого функционирования сети связи общего пользования // Приказ Минкомсвязи России № 113 от 27.09.2007.Владыко А.Г., Матвиенко Н.А., Новиков М.И. и др. В. Тестирование SDN-контроллеров на базе модельной сети // Информационные технологии и телекоммуникации. Т. 4. № 1, 2016. - С. 17-28.Владыко А.Г., Киричек Р.В., Великоречин М.А. и др. Комплексная методика тестирования фрагмента программно-конфигурируемой сети // Информационные технологии и телекоммуникации. № 2(10), 2015. - С. 20-29.Семенов Е.С., Галич С.В., Тюхтяев Д.А. Анализ и классификация задержек, возникающих при работе протокола ARP в программно-конфигурируемых сетях // Вестник ГУ морского и речного флота им. С.О. Макарова. №5 (33), 2015. - С. 217-228.Галич С.В., Деогенов М.С., Карташевский В.Г. и др. Исследование производительности ПКС-контроллера OpenDaylight на сетях разных масштабов // Известия ЮФУ. Технические науки. №9, 2016. - С. 121-133.Azizi M., Benaini R., Mamoun M.B. Delay Measument in OpenFlow-enabled MPLS-TP Network // Modern Applied Science. Vol. 9, №3, 2015. - P. 90-101.Горшенин А.К., Замковец С.В., Захаров В.Н. Параллелизм в микропроцессорах // Системы и средства информатики. Т.24, №1, 2014. - С. 46-60.Guerin X., Tan W., Liu Y. е.а. Evaluation of Multi-core Scalability Bottlenecks in Enterprise Java Workloads // Proceedings of the 2012 IEEE 20th International Symposium on Modeling, Analysis and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, August 07-09, 2012. - P. 308-317.Chen K.-Y., Chag J. M., Hou T.-W. Multithreading in Java: Performance and Scalability on MultiCore Systems // IEEE Transactions on Computers, December 02, 2010. - P. 1521-1534.Amdahl G.M. Validity of the single processor approach to achieving large scale computing capabilities // AFIPS'67 (Spring) Proceedings of the April 18-20, 1967, Spring Joint Computer Conference. New York: ACM, 1967. - P. 483-485.Амдал Дж. Компьютерная архитектура и закон Амдала // Открытые системы. №2. 2014. - С. 46-50.Hill M.D., Marty M.R. Amdahl's Law in the Multicore Era // Computer. Vol. 41 Issue 7, 2008. - P. 33-38.Martin C. Multicore processors: challenges, opportunities, emerging trends // Proc. Embedded World Conference 2014. Nuremberg, Germany. - P. 1-9.Vengainathan B., Basil A., Tassinari M. e.a. Internet-Draft Benchmarking Methodology for SDN Controller Performance / URL: https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-bmwg-sdn-controller-benchmark-meth-01 (д.o. 16.03.2016).Колечкин А.О., Владыко А.Г. Программное обеспечение для тестирования контроллеров программно-конфигурируемых сетей // Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: управление, вычисление, связь (DCCN-2016). Москва, ноябрь 2016.Багдасаров Г.А., Дьяченко С.В., Ольховская О.Г. Измерение производительности и масштабируемости программного комплекса MARPLE3D // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. №37, 2012. - 22 с. / URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2012-37 (д.о. 16.03.2016).Akhter S., Roberts J. Multi-Core Programming. Increasing Performance through Software Multi-threading. Intel Press, 2006. - 336 p.