МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ В ПРОГРАМНО-КОНФІГУРОВАНИХ МЕРЕЖАХ

Abstract

Аналіз методів управління ресурсами програмно-конфігурованих мережах показав, що основні зусилля у розвитку даної технології направлено на погодження взаємодії гетерогенних розподілених мережевих компонентів під час надання послуг, в той час, як питанням забезпечення необхідного рівня якості обслуговування (QoS) на сьогодні приділено недостатньо уваги. З метою усунення виявленого недоліку в роботі запропоновано ряд методів, що дозволяють охопити повний цикл надання сервісів у програмно-конфігурованих мережах: розроблено метод формування комплексних сервісів з урахуванням вимог до показників QoS, метод динамічного розподілу пропускної спроможності каналів зв’язку у програмно-конфігурованих мережах, метод аналізу коректності розподілу мережевих обчислювальних ресурсів у процесі надання послуг та метод забезпечення доступності сервісів. В основі методу формування комплексних сервісів покладено урахування вимог до показників QoS та їх вплив на сумарне значення функції ефективності комплексного сервісу. Метод динамічного розподілу пропускної спроможності каналів зв’язку у програмно-конфігурованих мережах, що запропоновано у роботі, базується на принципах розподілення залишкової пропускної спроможності з урахуванням коефіцієнту завантаження каналу та пріоритету послуги, що надається. Метод аналізу коректності розподілу мережевих обчислювальних ресурсів дозволяє перевірити, чи збережені основні функціональні і нефункціональні властивості в процесі формування і надання послуг, що, у свою чергу, дозволяє своєчасно корегувати стан мережі. На базі розроблених моделей та методів запропоновано узагальнену методику управління запитами користувачів в програмно-конфігурованих мережах. Метод формирования комплексного сервиса с учетом требований к показателям качества обслуживания основан на оценке обобщенного значения функции эффективности. Значение функции эффективности напрямую зависит от показателей QoS атомарных сервисов, композиция которых формирует комплексный сервис. Выбор атомарных сервисов с требуемым значением QoS показателей и возможность динамической замены атомарных сервисов, в случае деградации QoS, позволяет обеспечить требуемый уровень качества комплексного сервиса. Метод анализа корректности распределения сетевых ресурсов позволяет выполнить проверку соблюдения основных функциональных и нефункциональных свойств в процессе формирования и предоставления сервиса. Задача анализа сведена к решению задачи анализа основных алгоритмических свойств модели Е-сети таких, как ограниченность, живость, достижимость, безопасность и сохраняемость путем разбора дерева достижимости. Разработанный метод репликации, базирующийся на динамическом принятии ряда решений, таких как выбор момента времени для создания и удаления реплик, расчет их количества и определение месторасположения, в соответствии с текущим состоянием сети и объемом поступающих запросов позволяет обеспечить заданный уровень качества обслуживания при любых изменениях сетевой нагрузки. С целью обеспечения необходимого уровня доступности сервисов согласно разработанному комплексу моделей и методов предложена методика управления запросами пользователей. При оценке результатов эксперимента установлено, что разработанные методы позволяют повысить эффективность использования каналов передачи на 7%, уменьшить среднюю задержку на 16% и повысить доступность сервиса в 14 раз в случае перегрузок. Analysis of methods of resource management Software-Defined Networking has shown that the main effort in the development of technologies aimed at coordination of interaction between heterogeneously distributed network components for providing services while the issue of providing the required level of quality of service (QoS) today paid insufficient attention. To eliminate the current problem several methods are proposed in the work. The methods allow reaching full cycle of services providing in Software-Defined Networking: the method of formation of integrated services to meet the requirements to that of QoS, the method of load balancing channels imposed virtualized network analysis method correctness distribution network computer resources in the process of providing services and the method of ensuring availability of services. The method of dynamic load balancing of overlay network is proposed in the work. The method of analysis of the correct distribution of network computing resources allows you to check whether the main functional and non-functional properties are preserved in the process of formation and provision of services, which, in turn, allows you to timely correct the state of the network. The proposed method of replication, based on dynamic decision-making, on choosing the moment of creating and deleting replicas, calculating their number and determining the location, according to the current load on the computing elements, allows you to provide a specified level of quality of service at any change in network load. Based on the developed models and methods, a generalized method for managing user requests in Software-Defined Networking is proposed.