第二章 相關技術介紹
2.5 相關效能監控測量技術介紹
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圖 2.12 Translation 模式
資料來源：CSICO White Paper, “NAT64 Technology: Connecting IPv6 and IPv4 Networks”
2.5 相關效能監控測量技術介紹
2.5.1 OpenFlow 原生測量
根據 OpenFlow 規格書，OpenFlow 交換機上可以對交換機中的每個路由表、每個資 料流、每個裝置通訊埠及每個轉發佇列進行相關資訊的統計
。
例如以路由表而言，可以 統計目前的路由表項的數目，路由表項的比對次數。以資料流而言，可以統計接收到的 資料封包數、位元組及資料流的持續時間。以裝置通訊埠而言，可以統計接收及發送的 封包數、接收及發送的位元組數、接收及發送中捨棄的封包數、接收及發送中的錯誤數。以轉發佇列而言，可以統計傳送的封包數及位元組數。控制器可以藉由這些主動記錄的 統計資料，獲得全部網路的狀態資訊，OpenFlow 這些原生的網路狀態監測能力，也使得 OpenFlow 網路比傳統的網路更具有優勢。
OpenFlow 原生的測量系統架構類似於傳統網路中所使用的簡易網路管理協定 SNMP(Simple Network Management Protocol)，即所謂的管理者(Manager)及代理者
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(Agent)。對應到 OpenFlow 來看，OpenFlow 交換機中負責維護和更新統計的模組就如同 SNMP 裡的代理者，而製訂轉發規則給交換機及統計資訊查詢的控制器，則如同 SNMP 裡 的管理者。因此，OpenFlow 原生的測量系統也會面臨到和傳統 SNMP 一個相同的挑戰，
即在大型的 OpenFlow 網路中，若要即時取得所有的網路統計資訊時，除了過於頻繁的 查詢會降低交換機的效能外，巨大的網路流量和控制器也有可能成為效能的瓶頸。
2.5.2 OFLOPS
OFLOPS[15]是 OpenFlow 的一個測試平台，該平台主要是提供了一套基本量測，讓開 發人員可以了解 OpenFlow 交換機可能存在的瓶頸。如圖 2.13 架構圖，OFLOPS 設計了 一個可以結合硬體及可擴展軟體的平台，這平台除了實作成多執行緒架構外，並利用目 前多核心 CPU 環境的優勢。OFLOPS 在交換機主要的效能測量項目為 OpenFlow 封包處理 能力、OpenFlow 路由表的更新速率、OpenFlow 原生測量能力的效能監測，例如交換機 統計訊息查詢的效能以及訊息統計對交換機轉發效能的影響和不同的 OpenFlow 操作之 間的相互影響。
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圖 2.13 OFLOPS 架構
資料來源：OFLOPS: An open framework for OpenFlow switch evaluation
2.5.3 Ofpeck
Ofpeck[16]是可以在任何機器上執行的 python 服務的應用程式，它執行在任一台和 OpenFlow 交換機連結的用戶端電腦，使用主動測量的方式，並可收集在 OpenFlow 網路 中的相關效能統計資訊，它是使用像是 ping 及 wget 的簡單工具來收集例如 Flow Setup Time、RTT and Loss Rate 及 Wget Time 等相關效能指標。另外，所收集到的資訊則定 期儲存在本機的 MySQL 資料庫。
當資料封包到達 OpenFlow 交換機時，若封包標頭資訊無法和交換機內的路由表項 比對成功時，則交換機會將資料封包透過安全通道轉發給控制器，而控制器透過建立一 個新的路由表項即所謂在交換機內路由表內新的規則，來為此資料封包建立一條新的路 徑，而這整個建立新的路由表項的時間，就是 Flow Setup Time。由於為新的資料封包 建立一條新的規則，涉及到交換機內對資料封包的處理，又涉及到交換機和控制器之間
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的訊息溝通，而這個規則建立的過程在 OpenFlow 的網路中又時常發生，因此 Flow Setup Time 對 OpenFlow 網路而言，是一個非常重要的效能指標。
Ofpeck 透過使用 ping 工具加上事先指定的 IP 位址，可以測得 RTT 及 Loss Rate 等效能統計資訊。Ofpeck 透過使用 wget 加上事先指定的網站伺服器網址，對網站快速 且大量的同時連線，可以測量到 wget delay 效能統計資訊。
2.5.4 其它相關研究介紹
除了上述的幾種方式之外，另外還有許多與 OpenFlow 相關的測量研究，例如，
Bianco[3]等人利用 Open vSwitch 軟體交換機，進行了二層轉發和三層路由轉發效能的分 析，最後並證實了軟體交換機的高效性。M. Jarschel[17]等人提出了對 OpenFlow 轉發平 面效能分析的模型研究，更藉由 OpenFlow Controller 的介入及影響，做更進一步的控 制平面效能量測。C. Rotsos[18]等人以 OFLOPS 為基礎，建立一個可在更高速的環境下，
OpenFlow 交換機效能的量測架構。G. Araniti 等人[19]則對 SDN OpenFlow 在無線網路環境 下的各種應用(Interactive Gaming, VoIP, Streaming Audio and IPTV)進行了模擬與 效能分析。P.M. Mohan[20]等人則對提供 QoS 保證的 OpenFlow，在資料中心進行 TCP 擁塞 (congestion)的相關研究。
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