تحسين موازنة الحمل في الشبكات المعرَّفة برمجياً

الملخص

أصبح تصميم وإدارة شبكات الحاسوب أكثر إبداعاً خلال السنوات القليلة الماضية بمساعدة الشبكات المعرّفة برمجيّا (SDN)، على الرغم من أنَّ هذه التكنولوجيا ظهرت فجأةً لكنها في الواقع جزء من تاريخ طويل لمحاولة جعل شبكات الحاسوب أكثر قابلية للبرمجة، وتعتبر الشبكات المعرَّفة برمجيّاً (Software Defined Networks SDN) مهيأة لتغيير التعقيد في تصميم وإدارة الشبكات من خلال تقديم واجهة نظيفة ومفتوحة بين كل من الأجهزة التي تعمل على الشبكة والبرامج التي تتحكم فيها، حيث توصَف بأنها طريقةُ ربطٍ شبكيٍّ يكون فيها مستوى التحكم مفصولاً عن العتاد الصّلب، على خلاف التجهيزات الشبكية التقليدية حيث يتواجد مستوي التحكم ومستوى البيانات في نفس الجهاز، وتُمنح مسؤولية التحكم في الشبكات المعرفة برمجياً إلى تطبيق برمجي يسمَّى (المتحكِّم) (Controller) والذي يتم اعتباره كنظام تشغيل الشبكة (Network Operating System) أي أنه تم نقل التحكم من تحكم موزع إلى تحكم مركزي. يملك المتحكم رؤية كاملة عن طوبولوجيا الشبكة التي يديرها وبالتالي يكون هو المسؤول عن توجيه حركة المرور وموازنة الحمل في الشبكة ككُل.

أظهرت الشبكات المعرَّفة برمجيّاً (SDN) فوائد عديدة في نواح كثيرة مقارنة بالشبكات التقليدية. ومع ذلك، فإنَّ التوجيه غير الكفوء لحركة تدفق البيانات في الشبكات المعرَّفة برمجيّاً (SDN) يؤثر على الكفاءة ويسبب في بعض الأحيان حالات اختناق عنق الزجاجة، وبالتالي يؤثر توزيع الحمل غير المتكافئ في شبكات (SDN) بشكل كبير على أداء الشبكة، لذلك لجأَ العديد من الباحثين إلى تطبيق تقنيات ساكنة أو ديناميكية لتحقيق موازنة الحمل (Load Balancing) بهدف تحسين كفاءة شبكات (SDN). نقدِّم في هذه الورقة آلية لتحسين موازنة الحمل على حركة تدفق البيانات واختيار الطرق الأفضل لتوجيه الحزم ضمن الشبكة، وتعتمد الآلية المُقترحة على تصميم وتنفيذ آلية توجيه خفيفة الوزن وفعالة من حيث الكلفة، تم استخدام المحاكي (Mininet) لتنفيذ الشبكة وربطها مع المتحكم (HPE VAN) وتم تنفيذ الخوارزمية باستخدام (Python) وإجراء التجارب باستخدام تعليمات الأداة (iperf).