Estudo comparativo de desempenho de infraestrutura de arquiteturas de rede intra datacenter

Abstract

Os datacenters de grande escala formam o principal suporte de infraestrutura para os serviços em constante expansão, portanto, as características de desempenho e custo têm um impacto significativo nas instituições que necessitam estes serviços de tecnologia da informação. Os datacenters estão se tornando cada vez mais populares com a sua flexibilidade e capacidade de processamento no moderno ambiente de computação. Eles são gerenciados e monitorados para permitir o provisionamento dinâmico de recursos, otimização de desempenho, bem como para permitir a utilização eficiente de recursos disponíveis. Cada datacenter consiste em computação massiva, recursos de rede e armazenamento conectados por cabos. A natureza em larga escala dos datacenters requer cuidadoso planejamento de computação, armazenamento, nós de rede, interconexão, assim como a intercomunicação para a operação eficaz e eficiente entre os ativos da infraestrutura. Nesse contexto, foi realizado um significativo trabalho de pesquisa por Reyes e Bauschert em 2018 [2] sobre os custos de arquiteturas de rede em datacenters , a fim de elencar as Data Center Networks (DCNs) de menor custo financeiro. Tomando esse trabalho de custo das arquiteturas DCN Leaf-Spine, Fat-tree, Hybrid Fat-tree, Facebook 4-post e Facebook New Fabric como base, nossa pesquisa visa medir o desempenho dessas DCNs em diferentes cenários. O desempenho destas cinco arquiteturas foi analisado em relação ao atraso e à taxa de transferência, já que no estudo feito por Reyes e Bauschert, apenas o custo monetário foi considerado. Inicialmente, apresentamos a pesquisa em várias topologias DCNs representativas, com comparações e várias propriedades para destacar suas vantagens e desvantagens. A variedade de topologias DCNs leva a uma forte necessidade de um método padronizado para suas avaliações e comparações. Desta forma, usamos o Mininet, um simulador de uso geral que suporta as arquiteturas DCNs mais conhecidas e atuais. Este simulador modular e flexível permite fácil extensão para suportar as topologias e as métricas propostas. Com o apoio do Mininet, apresentamos o desempenho das avaliações e comparações objetivas das métricas de latência (atraso) e taxa de transferência das cinco arquiteturas DCNs acima mencionadas. Ao final desse trabalho, obtivemos como resultado que as arquiteturas baseadas em Leaf-Spine tiveram melhor desempenho, portando nosso estudo sugere que as arquiteturas Leaf-Spine tem o melhor custo benefício.