Software Defined Networking for resource allocation and monitoring: virtualization and hardware acceleration

Le reti di telecomunicazioni sono presenti in modo sempre più pervasivo nella nostra vita di tutti i giorni, e sempre più persone le usano per un numero crescente di operazioni. Gli utenti hanno aspettative sempre maggiori per le performance della rete, usandole per diverse applicazioni, con livelli sempre più alti di interattività. Le reti quindi si trovano ad avere non solo traffici sempre maggiori, e differenti pattern di traffico, ma anche una domanda crescente in termini di prestazioni offerte. In questo scenario, diviene di fondamentale importanza identificare le aree dove apportare modifiche, e le tecnologie da sfruttare e implementare in questo processo. In questa tesi, vengono esplorate le possibilità offerte dalle nuove tecnologie di virtualizzazione: nuovi approcci che permettono di virtualizzare le reti, vedendole come risorse fisiche sulle quali costruire funzioni che possono essere independenti dall’infrastruttura sottostante, esattamente come già accade con i sistemi operativi per i computer, che offrono all’utente una versione virtualizzata delle risorse hardware disponibili. In particolare, in questa tesi, ci si concentra sul concetto di Software Defined Netowrking, e su come questo approccio possa essere usato nella pratica per fornire risposte ad alcune questioni ancora aperte. Allo stesso tempo, riteniamo che al fine di operare su reti ad alte prestazioni e con throughput di rilievo, ci sia bisogno di basare le considerazioni, le decisioni da prendere, su dati il più possibile precisi, forniti da strumenti in grado di raggiungere alte risoluzioni. Questo tipo di azioni richiedono l’utilizzo di hardware ad alte prestazioni per la misura e il monitoraggio, e anche questo aspetto è stato tenuto in considerazione in questo percorso di ricerca Communication networks are more and more present in everyday life, as more and more people use them for an increasing number of operations. Users have growing expectations about network performances, while they use them with different applications, with increasing levels of interactivity. Networks not only have to deal with higher traffics, different traffic patterns, new demands, but also with higher requirements for performing operations. In this scenario, it becomes of fundamental importance to identify novel promising technologies, and understand when, where and how to deploy them in the most effective ways. In this thesis, we explore the possibilities offered by virtualization technologies: novel approaches that allow to virtualize networks, seeing them as general physical resources on which to run functions that can be separated from the real underlying infrastructure, just as it happens with the well-known operating systems for computers, that offer to the user a virtualizes version of the pool of resources available. In particular, in this thesis, we focused on studying Software Defined Networking, and how such technology can be deployed to give answers to some open issues in networking. At the same time, we have always kept in mind that in order to perform high performance operations on networks that experience high throughputs, we need to base our calculations and decisions on precise data, and have tools that allow to reach higher precisions and resolutions. These kinds of actions require the deployment of high performing hardware for measuring and monitoring, and we have kept also this aspect in consideration in our researc

Cloud and network service orchestration in Software Defined Data Centers

Cloud Data Centers are becoming a more and more important reality nowadays, as more and more services are being offered in the form of Cloud resources. In order to accommodate as many requests as possible, Data Centers typically deploy oversubscription, which requires a thoughtfully calibrated usage of the computing and network resources of the system. We especially need to re-think the usage of network resources, as the kinds of demands from applications we see today have more stringent network requirements than in the past