Etudes des différentes solutions existantes sur le problème de placement du contrôleur
(CPP)

La mise en réseau définie par logiciel (SDN) fournit des réseaux de communication avec un fonctionnement et une programmabilité flexibles dans lesquels la gestion ainsi que le fonctionnement d’un réseau sont effectués via un contrôleur ayant une vue globale du réseau. Néanmoins, le plan de contrôle ne représente pas nécessairement un appareil unique et centralisé ; mais il peut comprendre plusieurs contrôleurs chargés de contrôler divers domaines administratifs du réseau ou différentes parties de l’espace de flux. En plus avec l’expansion du réseau SDN, il est difficile pour un contrôleur unique de répondre aux besoins de gestion étendus. Afin d’améliorer l’évolutivité et la fiabilité du réseau et éviter un point de défaillance unique, une architecture réseau multi-contrôle centralisée logiquement et physiquement distribuée est nécessaire. Dans ces architectures de contrôleur SDN distribuée, les performances du réseau dépendent considérablement du placement des contrôleurs, ce que l’on appelle le problème de placement du contrôleur (CPP). Pour un réseau donné, le problème de placement du contrôleur considère principalement trois questions : • Le nombre de contrôleurs • La position des contrôleurs • L’allocation entre le commutateur et le contrôleur Dans ce chapitre, nous présentons des travaux liés au problème de placement des contrôleurs (CPP) dans les réseaux programmables et leurs impacts sur les performances, 3.2 Pourquoi le problème de placement des contrôleurs Le nombre de contrôleurs et leur placement dépendent du ou des objectifs à optimiser. Nous classons les métriques de performance en deux sous classes, l’une indépendante, où les objectifs peuvent être considérés isolément et l’autre dépendante, où les métriques doivent être considérées conjointement avec les métriques indépendantes. Les mesures de performance qui relèvent d’objectifs indépendants sont la latence, le temps de configuration du flux, la disponibilité et la capacité. La métrique de latence peut être davantage sous-classée en fonction du type de nœuds entre lesquels la latence est mesurée. La métrique de disponibilité peut également être sous-classée en fonction de la disponibilité du réseau en cas de panne ou de la manière dont le réseau se remet des pannes. L’équilibrage de charge est la mesure la plus courante prenant en compte la capacité. Les objectifs dépendants sont conscients de l’énergie et des coûts. Les deux objectifs principaux qui relèvent de l’énergie consciente sont le contrôleur élastique et le lien élastique. Les métriques sensibles aux coûts qui sont principalement utilisées sont la métrique de coût de déploiement et la métrique de coût de migration de commutateur.

Formulation du problème

La topologie du réseau du plan de données est modélisée sous la forme d’un graphe non orienté G (S, L) où S représente l’ensemble des commutateurs et L désigne l’ensemble des liens entre les commutateurs. Un lien lij entre le commutateur si et sj est défini comme suit : 

Les impacts du CPP sur les performances

Heller a d’abord analysé l’impact du déploiement du contrôleur sur la latence moyenne du réseau et la latence maximale. Par la suite, d’autres objectifs ont été proposés, notamment l’équilibrage de charge, la fiabilité, l’économie d’énergie. En raison du conflit entre différents objectifs, l’optimisation multi-objectifs a également été une solution réalisable. Le CPP est d’abord classé en 4 sections : latence, fiabilité, coût et multi-objectif. Ensuite, la latence est classée en 4 sous-sections : latence moyenne entre le contrôleur et le commutateur (latence moyenne SC), latence la plus faible entre le contrôleur et le commutateur (latence la plus faible SC), latence moyenne entre les contrôleurs (latence moyenne CC), et latence de traitement. La fiabilité est divisée en 3 sous sections : chemin de contrôle multiple, contrôleur multiple et chemin de contrôle le plus court. Et le coût est divisé en 2 sous sections : coût de déploiement et consommation d’énergie. 24 Figure 10 : Classification de l’objectif optimisé 

La Latence

L’une des mesures de performances les plus fréquemment utilisées est la latence ou le délai. La latence globale comprend la transmission, la propagation, la mise en file d’attente et le délai de traitement. Lorsque le réseau n’est pas obstrué, la latence de la file d’attente est négligeable. La latence de transmission est liée au paquet de données et au débit du port, et généralement à une valeur fixe dans le cas du même périphérique réseau. Par conséquent, le problème CPP ne prend généralement en compte que la latence de propagation et la latence de traitement où la latence de propagation est principalement déterminée par la distance entre deux nœuds et La latence de traitement est principalement affectée par la capacité de traitement et la charge du contrôleur. La latence peut également être analysée à partir de différents niveaux de l’architecture SDN. En intra-domaine, il existe deux types de latence, la pire latence entre le contrôleur et le commutateur et la latence moyenne entre le contrôleur et le commutateur en reflétant les performances globales doit être aussi faible que possible; dans l’inter domaine, la latence moyenne entre les contrôleurs doit être prise en compte en raison de la communication entre les contrôleurs pour la cohérence de la vue, et la latence de traitement, qui augmenterait considérablement lorsque la charge dépasse la puissance de traitement du contrôleur, doit être réduite par l’équilibrage de charge entre les contrôleurs. Après une analyse minutieuse, nous classons la latence en 4 aspects : (1) la latence moyenne entre le commutateur et le contrôleur (SC-avg latency), (2) la pire latence entre le commutateur et le contrôleur (SC-pire latence), (3) la latence moyenne entre les contrôleurs (latence CC-moyenne) et (4) latence de traitement.