• If this is your first visit, be sure to check out the FAQ by clicking the link above. You may have to register before you can post: click the register link above to proceed. To start viewing messages, select the forum that you want to visit from the selection below.
Xin chào ! Nếu đây là lần đầu tiên bạn đến với diễn đàn, xin vui lòng danh ra một phút bấm vào đây để đăng kí và tham gia thảo luận cùng VnPro.

Announcement

Collapse
No announcement yet.

Tầm nhìn và thực tế của Avtive Network – Bài học từ hệ thống dựa vào capsule

Collapse
X
 
  • Filter
  • Time
  • Show
Clear All
new posts

  • Tầm nhìn và thực tế của Avtive Network – Bài học từ hệ thống dựa vào capsule

    Chương này nếu ra những yếu tố mà ta có thể biết được từ việc thiết kế, hiện thực, và sử dụng ANTS toolkit. Tại bước này, active network cần một vùng nghiên cứu mở để phát triển và mở rộng nối tiếp. Tầm nhìn và sự khó khăn để hình thành nên những đặc tính của một “pure” active network là: mô hình capsule của khả năng lập trình, khả năng tiếp cận mô hình này ở tất cả users, và ứng dụng cần được xây dựng.

    9.1. Nhắc lại

    Active networks là một hướng tiếp cận mới đến kiến trúc của mạng mà trong đó, các chương trình tùy ý được thực thi bên trong network. Hướng tiếp cận này đòi hỏi phải thỏa được hai lợi ích: đưa ra phạm vi của một ứng dụng mới để thúc đẩy sự tính toán bên trong network; thúc đẩy sự đổi mới bằng cách tách riêng những services từ cơ sở hạ tầng bên dưới. Active network được hình thành thú vị hơn bởi vì yêu cầu của nó là tạo ra các Internet services mới. Tuy nhiên, khi code không tin cậy đuợc đưa vào network thì đây sẽ là một bất lợi về tính bảo mật.

    Active network có thể phân phát các lợi ích có mục đích của nó trong các services mới hay không, trong khi tại cùng thời điểm ấy phải giữ được hiệu suất và tính bảo mật của network? Hiện tại có ít nhất 8 mẫu active network được phát triển hỗ trợ trong việc nghiên cứu trả lời câu hỏi ấy (1). Vì thế khái niệm active networking bây giờ đã là quen thuộc. Những bằng chứng ít ỏi ấy được đưa ra để ủng hộ hay bác bỏ tầm nhìn truyền thống cho active network hiện tại.

    ANTS là thích hợp tốt cho mục đích trên bởi vì nó dựa trên việc thiết kế capsule có thể thêm vào phần mở rộng của IP packet. Kết quả trên dựa trên việc hiện thực các ứng dụng active network và các ví dụ nhỏ trên ANTS, và dựa trên so sánh thuộc tính của ANTS với Internet. Hơn nữa, ANTS còn được chú tâm nhiều trong việc phát triển bởi cộng đồng nghiên cứu và hệ thống feedback có hiệu quả.

    Để lý luận cho điều trên, ta phải khảo sát giữa kết quả tìm được với tầm nhìn truyền thống. Tầm nhìn truyền thống về “pure” avtive network dựa vào 3 đặc tính sau: mô hình capsule của khả năng lập trình, khả năng tiếp cận mô hình này ở tất cả users, và ứng dụng cần được xây dựng.
    Kết quả tìm được của chúng ta như sau:

    • Capsules: các sự đo lường cho thấy capsules có thể là một bộ máy forwarding ở bất cứ nơi nào có software-based router tồn tại. Bởi vì đượcc hiện thực bằng Java, nên tốc độ chỉ đạt tối đa là 10Mbps. Để thực thi capsule một cách hiễu quả, chúng ta dùng cơ chế demand loading và traffic patterns. Cũng cần phải xem xét việc không đồng nhất giữa các active node và non-active node.
    • Khả năng tiếp cận: chúng ta nối tiếp một phần trong việc cho phép mỗi user quyền quản lý quá trình của các packets trong network. Chúng ta có khả năng ngăn chặn code và state của các dịch vụ khác nhau để bảo đảm tính chính xác đến một mức nào đó ngang bằng vớicác protocol tin cậy hiện nay. Có khả năng không hạn chế những user nào có thể lập trình trên network, mặc dù active network code là di động và không đáng tin cậy. Tuy nhiên, ta giữ lại một open problem để ngăn chặn những việc các chương trình chạy sai từ những resources độc quyền đi qua một nhóm các node. Internet hiện tại không ngăn chặn những users có hành vi nhầm lẫn từ một bandwidth độc quyền nào. Tất cả các cấn đề ấy cần một bộ máy network sâu xa hơn được phát triển trong tương lai, dù cho có khó khăn nhiều. Đối đầu với vấn đề này trong tương lai gần, chúng ta phải tổ chức việc cấp quyền. Dù sao đi nữa, chúng ta cũng đồng ý rằng kết quả của hệ thống vẫn mở ra một tiến triển tốt và nhanh hơn Internet.
    • Application: capsule hầu như hữu dụng cho việc thí nghiệm và triển khai các dịch vụ mới. Capsule code có xu hướng kết dính để tao ra tính linh động.

    9.2. Đánh giá ANTS – Hiệu suất của việc forwarding

    Chúng ta mô tả ANTS bằng hai yếu tố: interface của nó giao tiếp với user và sự hiện thực bên trong network.
    ANTS được thiết kế để triển khai ngay trên mạng Internet ngày nay. Bởi vì không phải tất cả các node đều là active, cho nên bước straightforward là một activate có lựa chọn trong các vị trí chiến lược.
    Hiệu suất của việc forwarding:
    Tại active nodes, quá trình xử lý được chia ra thành 3 hành động cơ bản sau:

    • Forwarding mỗi capsules
    • Dịch vụ code distribution để vận chuyển code
    • Quản lý node định kỳ

    Trong các nhiệm vụ trên, nhiệm vụ forwarding các capsule là ảnh hưởng đến hiệu suất của mỗi node nhiều nhất. Theo kết quả đo được thì ANTS toolkit cho thấy cost của quá trình xử lý là khoảng 1ms trên mỗi message của quá trình code distribution, giá trị này có thể đạt tối đa là 16 messanges.
    Nhiệm vụ định kỳ trong ANTS là cẫp nhật đường đi, xóa soft-state.
    Capsule forwarding cũng vẫn chạy trên routers với điều kiện có một processor trên mỗi port. Điều này bởi vì không có sự ràng buộc chặc nào được yêu cầu giữa các port forwarding engines. Một sự lo lắng ban đầu là soft-store cần phải được truy xuất đồng bộ. Vấn đề ấy sẽ được ngăn chặn ở bước thiết kế, bởi vì việc định nghĩa soft-store là resource ở mỗi port cũng không làm cho vệic lập trình active network phức tạp hơn.

    Để hiểu rõ được costs của quá trình xử lý capsule, chúng ta đo hiễu suất forwarding của riêng một node ANTS trong lúc đang chạy một service cơ bản tương đương với IP nhưng được hiện thực trên ANTS framework.. Ta làm thí nghiệm trên máy Sun Ultra 1, chạy Solaris 2.6 và cài đặt JDK1.2.
    Kết quả của throughput (là số lượng work được thực hiện bởi computer system trong một khoảng thời gian) được đưa lên thành đồ thị sau [5]:



    Hình 9. 1 Kết quả đánh giá throughput

    Ta thấy ANTS forward khoảng 1700 capsules/sec cho packet có kích cỡ nhỏ và 16Mbps Ethernet. Latency (tốc độ phản hồi của network) tương ứng khoảng 500 đến 700 μs:



    Hình 9. 2 Kết quả đánh giá Latency

    ANTS relay và Java relay throughput tương tự nhau, trong khi C relay throughput thì lớn hơn từ 3 đến 4 lần.
    Các kết quả trên tuy không ấn tượng lắm, nhưng chúng cho thấy 3 điểm: thứ nhất, performance trên đủ để triển khai active node qua các link T1 (1.5 Mbps). Thứ hai, ANTS đạt được hầu hết tiềm năng của Java relay. Thứ ba, độ dốc của đường latency cho thấy capsule processing không chứa cost của dữ liệu phụ thuộc ẩn.

    Ta có thể thất rằng hiệu suất của prototype này bị giới hạn bởi cả cấp user-level và Java-based operation, chứ không bị giới hạn bởi kiến trúc ANTS. User-level C relay thì nhanh hơn gấp 4 lần, và điều đó giống như sự hiện thực bên trong kernel nhanh hơn ít nhất là gấp 2 lần. Những quan sát này ám chỉ rằng sự hiện thực nhanh hơn có thể được xây dựng mà không cần tận dụng đến custom hardware. PAN là một bước đi trong phương hướng này. Nó hiện thực một kiến trúc được mô hình trên ANTS, nhưng với lộ trình forwarding in-kernel binary được bảo mật trước tiên. Để làm như vậy, cần phải có 100 Mbps Ethernet với 1 KB packets.

    Để hiểu những nguyên tắc cơ bản của cost cho quá trình xử lý capsule một cách chi tiết hơn, ta thực hiện thí nghiệm ANTS node chạy trên platform tương tự. Ta thực hiện cho 512 byte caosules với nền buit-in Java runtime. Kết quả được thấy như sau:

    Quá trình xử lý ANTS:



    Profile of basic capsule processing [5]
    Quá trình xử lý ANTS được chia thành 9 bước, vài bước ấy cũng tương tự như IP processing nhưng vài bước khác lại dùng kỹ thuật ANTS. Các bước IP processing được nêu trong RFC 1812. Các quá trình trong bảng trên được tóm gọn như sau:

    1. Message được nhận từ incoming network interface thông qua operating system. IP trong kernel không có bước này, cũng như ANTS cũng không có bước này nếu chạy trên kernel.

    2. Cấu trúc của message được kiểm tra để chắc chắn rằng đó là một capsule hợp lệ. Sụ kiểm tra rất đơn giản, IP perform cũng tương tự.

    3. Loại capsule được ánh xạ tới forwarding routine thích hợp. Điều này được thực hiện nhờ vào việc lookup hash table. Bước này là kỹ thuật riêng của ANTS.

    4. Capsule được decode từ một external packet representation thành một internal packet representation. Bước này cần cấp phát object và khởi tạo member bởi việc sao chép. Đây là một đặc điểm riêng của hiện thực Java-based, nên không thuộc bản chất bên trong của kiến trúc ANTS.

    5. Forwardign routine được thực hiện. Để thực thi IP service, forwarding routine chỉ đơn giản gọi default forwarding thông qua active node. Default forwarding cũng giống như IP forwarding. ANTS sinh ra các overhead khác cho việc xử lý forwarding.

    6. Routing table lookup được thực thi bằng các hash table, trong khi IP và ANTS system thì cần quá trình matching lâu hơn và tốn nhiều chi phí hơn.

    7. Caosule được encode thành một external packet representation từ một đối tượng internal packet representation. Bước này không thuộc bản chất bên trong của ANTS.

    8. Header fields đu7o5c cập nhật, ví dụ, giảm TTL và thiết lập previous node address. Cập nhật này là quá trình đơn giản, và IP cũng đòi hỏi việc cập nhật tương tự.

    9. Một message được gửi tới outgoing network interface thông qua operating system. IP trong kernel không yêu cầu bước này, cũng như ANTS cũng không cần khi chạy trên kernel.

    User-level profile của ta là kết quả của sự hiện thực kernel-level. Tuy nhiên, ta cần xác định tính phức tạp của các bước xử lý cho capsule forwarding. Để so sánh ANTS và IP processing dùng kết quả ở bảng trên, ta trước tiên phải loại trừ thời gian nhận và truyền, bởi vì chúng không phải là thành phần đáng kể trong sự hiện thực kernel-based. Nhưng điều này sẽ làm tăng overhead cho ANTS.
    Email : vnpro@vnpro.org
    ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Trung Tâm Tin Học VnPro
149/1D Ung Văn Khiêm P25 Q.Bình thạnh TPHCM
Tel : (08) 35124257 (5 lines)
Fax: (08) 35124314

Home page: http://www.vnpro.vn
Support Forum: http://www.vnpro.org
- Chuyên đào tạo quản trị mạng và hạ tầng Internet
- Phát hành sách chuyên môn
- Tư vấn và tuyển dụng nhân sự IT
- Tư vấn thiết kế và hỗ trợ kỹ thuật hệ thống mạng

Network channel: http://www.dancisco.com
Blog: http://www.vnpro.org/blog
Working...
X