Αξιολόγηση του δικτυακού λειτουργικού συστήματος DANOS σε ταχύτητες άνω των 20 Gbps

Abstract

Με την ταχεία ανάπτυξη του διαδικτύου στις μέρες μας, ο πυρήνας Linux αδυνατεί πια να επεξεργαστεί τις απαιτούμενες ταχύτητες από 20 έως και 100Gbps ροής πακέτων. Σύγχρονες τεχνολογίες που αξιοποιούν την πολυπυρηνική αρχιτεκτονική, για την εφαρμογή παραλληλίας, τεχνολογίες αξιοποίησης της κεντρικής μνήμης και των κρυφών μνημών καθώς και τεχνολογίες πολλαπλών ουρών στις κάρτες δικτύων, έδωσαν την δυνατότητα κατασκευής λειτουργικών συστημάτων για δικτυακή χρήση. Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα διαθέτουν μεγάλη υπολογιστική ισχύ, που δεν αξιοποιείται βέλτιστα από τον πυρήνα Kernel, και μπορούν να αξιοποιηθούν ως δρομολογητές για την επεξεργασία των πακέτων, μέσω δικτυακών λειτουργικών συστημάτων. Στα πλαίσια της διπλωματικής χρησιμοποιείται ένα τέτοιο λειτουργικό σύστημα, το DANOS , στο οποίο γίνεται παραμετροποίηση και δοκιμές δικτυακής κίνησης με σκοπό να μετρηθούν οι δυνατότητες του DANOS στην επεξεργασία τυπικών επιχειρησιακών ροών και στην χρησιμοποίηση διαφόρων πρωτοκόλλων. Το DANOS βασίζεται στο λειτουργικό Linux και αξιοποιεί την τεχνολογία του DPDK , μια τεχνολογία που παρακάμπτει τον πυρήνα των Linux για την επεξεργασία των πακέτων και την οδηγεί στον χώρο χρήστη. Ο τρόπος που γίνεται η παράκαμψη καθώς και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την βελτιστοποίηση της επεξεργασίας των πακέτων στον χώρο χρήστη, αναλύονται στο θεωρητικό μέρος της διπλωματικής. Για την ανάπτυξη ταχυτήτων της τάξεως των 100Gbps χρησιμοποιείται μία ενδιαφέρουσα και πρωτότυπη τεχνική ανακύκλωσης, που περιγράφεται στο μέρος της παραμετροποίησης του DANOS. Τέλος, γίνονται πειράματα παραγωγής κίνησης δικτυακής ροής την οποία το DANOS αναλαμβάνει να επεξεργαστεί, δοκιμάζονται τείχη προστασίας και μετάφραση CGNAT για να αξιολογηθεί το DANOS σε πραγματικές συνθήκες δρομολογητή. Η κατασκευή της τοπολογίας για την κίνηση των πακέτων, στα πλαίσια της διπλωματικής ,αφορά τόσο την χρήση εικονικού περιβάλλοντος και εικονικών μηχανών όσο και την χρησιμοποίηση φυσικών μηχανημάτων server και switch τα οποία λειτουργούν στο κέντρο δικτύων του ΕΜΠ.