Kubernetes Operator-alapú infrastruktúra menedzsment IPv6 alapú mobilitás kezelésre
Napjaink távközlési architektúráiban megfigyelhető egyik legnagyobb átalakulást a mikroszolgáltatás alapú (microservice) szemléletmód megjelenése indította. A virtualizáció elterjedésével már nem jelentett problémát az alkalmazások főbb komponenseikre való bontása, azok dinamikus, terhelés függvényében való skálázása. Ezzel hatalmas előnyökre tehetünk szert a monolitikus előd használatához képest mind a fejlesztés, mind a kiszolgálás terén. Éppen ezért jelent meg az igény a paradigma mobil hálózatokban való alkalmazására is, hogy a növekvő elvárásoknak eleget tegyenek [1]. A motiváció egy felhő szemléletű infrastruktúra kialakítása, amiben a mobilhálózati funkciók teljes egészében, vagy akár részben virtualizáltan futnak [2].
Ennek érdekében tekintünk a Kubernetes irányába, amiben már implementálták a konténer orkesztráció legfontosabb elemeit. A Network Function Virtualization (NFV) és a mikroszolgáltatás architektúra együttes megvalósítása azonban jelenleg még nem megoldott, ami a telekommunikációs szolgáltatók szempontjából jelenleg visszaveti a hálózati architektúra fejlődésére vonatkozó törekvéseket. Ennek a legfőbb oka, hogy a Kubernetes alapvetően alkalmazás-centrikus, azaz a központi feladata a konténerizált alkalmazás telepítése és életciklus-menedzsmentje, és habár a hálózatkezelés is egy fontos sarokköve a rendszernek, az főként az alkalmazási rétegre (OSI Layer 7) koncentrál. Azonban ahhoz, hogy az NFV is szerves részévé tudjon válni, fejlett Layer 2 és Layer 3-beli hálózatkezelési képességekre lenne szükség a Kubernetes infrastruktúra részéről, hogy ne az alkalmazás feladata legyen a hálózatkezelés. Ezen probléma megoldására jelenleg is aktívan kutatják a lehetséges alternatívákat [3], [4]. Dolgozatunkban bemutatjuk az általunk javasolt és valós tesztrendszeren megvalósított megoldásokat, amelyekben két irányból, és a Mobil IPv6 protokoll kontextusában közelítjük meg az adott kérdéskört. Azért esett a választás a MIPv6 technológiára, mert úgy gondoljuk, hogy a jövő hálózataiban jelentős szerepet fog játszani, mivel a protokoll által nyújtott újdonságok a mobilitás kezelés komplexitását nagymértékben csökkentik [5].
A konténerizált szolgáltatások hálózatmenedzsmentjére az egyik megközelítés egy saját Kubernetes Operátor implementálása, amely a humán hálózati operátorok munkáját idézi meg. Lényegében egy kontrollerről van szó, amely deklaratív kérések alapján változtatja majd a hálózati infrastruktúrát. Ezzel megvalósíthatóvá válik a két komponens közötti, dinamikus adatsík létesítés is. A Mobil IPv6 esetén ez a vezérlési sík speciális üzeneteinek érkezésekor fog történni. A fentebb taglalt problémák megoldására szintén ígéretesnek mutatkozik a Network Service Mesh [6] nevű, nyílt forráskódú projekt. Ez szolgáltatja a másik megközelítésünk alapjait, melyben a rendszer segítségével olyan hálózati architektúrákat valósíthatunk meg, ahol az egyes munkaegységek klaszterek közötti kommunikációt képesek létesíteni a konténerizált hálózati eszközökkel (CNF). Megoldásainkat különböző funkcionális– és teljesítményteszteknek, elemzésre szolgáló méréseknek vetjük alá, majd a gyűjtött eredmények ezek statisztikai kiértékelésével zárjuk dolgozatunkat, hogy bebizonyítsuk javaslataink működőképességét, megvilágítsuk előnyeit, hátrányait, potenciális gyakorlati alkalmazási lehetőségeit.
Hivatkozások:
[1] „Ericsson Mobility Report June 2022”, https://www.ericsson.com/49d3a0/assets/local/reports-papers/mobility-report/documents/2022/ericsson-mobility-report-june-2022.pdf. Last accessed: 09. 30. 2022.
[2] D.-H. Luong, H.-T. Thieu, A. Outtagarts, és Y. Ghamri-Doudane, „Cloudification and Autoscaling Orchestration for Container-Based Mobile Networks toward 5G: Experimentation, Challenges and Perspectives”, in 2018 IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2018, o. 1–7. doi: 10.1109/VTCSpring.2018.8417602.
[3] S. Hirai, T. Tojo, S. Seto, és S. Yasukawa, „Automated Provisioning of Cloud-Native Network Functions in Multi-Cloud Environments”, in 2020 6th IEEE Conference on Network Softwarization (NetSoft), 2020, o. 1–3. doi: 10.1109/NetSoft48620.2020.9165343.
[4] L. Jouin, „Network Service Mesh Solving Cloud Native IMS Networking Needs”, Master’s Thesis, Uppsala University, Department of Information Technology, 2020.
[5] F. Nada, „Performance Analysis of Mobile IPv4 and Mobile IPv6.”, Int. Arab J. Inf. Technol., vol. 4, no. 2, p. 153–160, 2007.
[6] „Network Service Mesh”, https://networkservicemesh.com/. Last accessed: 09. 30. 2022
szerzők
-
Böősy Pál
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc) -
Kis Milán
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Bokor László
egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék -
Leiter Ákos
Óraadó, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
