Host and Network Optimizations for Performance Enhancement and Energy Efficiency in Data Center Networks

Modern data centers host hundreds of thousands of servers to achieve economies of scale. Such a huge number of servers create challenges for the data center network (DCN) to provide proportionally large bandwidth. In addition, the deployment of virtual machines (VMs) in data centers raises the requirements for efficient resource allocation and find-grained resource sharing. Further, the large number of servers and switches in the data center consume significant amounts of energy. Even though servers become more energy efficient with various energy saving techniques, DCN still accounts for 20% to 50% of the energy consumed by the entire data center. The objective of this dissertation is to enhance DCN performance as well as its energy efficiency by conducting optimizations on both host and network sides. First, as the DCN demands huge bisection bandwidth to interconnect all the servers, we propose a parallel packet switch (PPS) architecture that directly processes variable length packets without segmentation-and-reassembly (SAR). The proposed PPS achieves large bandwidth by combining switching capacities of multiple fabrics, and it further improves the switch throughput by avoiding padding bits in SAR. Second, since certain resource demands of the VM are bursty and demonstrate stochastic nature, to satisfy both deterministic and stochastic demands in VM placement, we propose the Max-Min Multidimensional Stochastic Bin Packing (M3SBP) algorithm. M3SBP calculates an equivalent deterministic value for the stochastic demands, and maximizes the minimum resource utilization ratio of each server. Third, to provide necessary traffic isolation for VMs that share the same physical network adapter, we propose the Flow-level Bandwidth Provisioning (FBP) algorithm. By reducing the flow scheduling problem to multiple stages of packet queuing problems, FBP guarantees the provisioned bandwidth and delay performance for each flow. Finally, while DCNs are typically provisioned with full bisection bandwidth, DCN traffic demonstrates fluctuating patterns, we propose a joint host-network optimization scheme to enhance the energy efficiency of DCNs during off-peak traffic hours. The proposed scheme utilizes a unified representation method that converts the VM placement problem to a routing problem and employs depth-first and best-fit search to find efficient paths for flows

Estado del arte en redes definidas por software (SDN)

The growth of networks at a global level is inevitable due to the increase of users, devices and applications, such as: Internet of Things (IoT), processing and analysis of large amounts of information (Big Data), or streaming audio and video, which has demanded from the systems, greater storage resources and bandwidth. To this purpose, diverse paradigms have emerged for the centralized management of all the components of a network through fully administrable, centralized and dynamic technological platforms; among these is SDN (Software-Defined Networks). This document, consequently, establishes the state-of-art from a documentary research of a categorical type to be used as a frame of reference for research in the area of SDN by the Research Group of New Technologies of Social Application GIDENUTAS ascribed to the University Francisco Jose de Caldas. This is chronologically limited to a review, from 2007 until today, focused on the countries that have promoted the development and implementation of this new paradigm, using databases such as IEEE Xplore, Google Scholar, as well as documents from standardization organizations such as ONF and ITU.El crecimiento de las redes a nivel global es inevitable debido al aumento de usuarios, dispositivos y aplicaciones derivados de conceptos como pueden ser el Internet de las cosas (IoT, de inglés Internet-of-Things), el procesamiento y análisis de grandes cantidades de información (Big Data), o la transmisión de audio y video en vivo (Streaming), lo cual ha demandado de los sistemas mayores recursos de almacenamiento, ancho de banda y alta flexibilidad, entre otras características. Por lo anterior, han emergido paradigmas para la gestión centralizada de todos los componentes de una red mediante plataformas tecnológicas totalmente administrables, centralizadas y dinámicas; entre estas se encuentran SD-WAN (Software Defined-Wide Área Network) o SDR (Software-Defined Radio), ambas surgidas gracias al concepto de las Redes Definidas por Software o SDN (del inglés Software-Defined Networking). El presente documento, en consecuencia, establece un estado de arte a partir de una investigación documental de tipo categorial para utilizarse como un marco de referencia de investigaciones en el área de SDN por el grupo de Investigación de Nuevas Tecnologías de Aplicación Social GIDENUTAS adscrito a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Esta se limita cronológicamente a una revisión, desde el año 2007 hasta hoy, enfocada en los países que han promovido el desarrollo e implementación de este nuevo paradigma, recurriendo a bases de datos como IEEE Xplore, Google Scholar, así como documentos de organizaciones de estandarización como la ONF y la ITU

Software-Defined Networks for Resource Allocation in Cloud Computing: A Survey

Cloud computing has a shared set of resources, including physical servers, networks, storage, and user applications. Resource allocation is a critical issue for cloud computing, especially in Infrastructure-as-a-Service (IaaS). The decision-making process in the cloud computing network is non-trivial as it is handled by switches and routers. Moreover, the network concept drifts resulting from changing user demands are among the problems affecting cloud computing. The cloud data center needs agile and elastic network control functions with control of computing resources to ensure proper virtual machine (VM) operations, traffic performance, and energy conservation. Software-Defined Network (SDN) proffers new opportunities to blueprint resource management to handle cloud services allocation while dynamically updating traffic requirements of running VMs. The inclusion of an SDN for managing the infrastructure in a cloud data center better empowers cloud computing, making it easier to allocate resources. In this survey, we discuss and survey resource allocation in cloud computing based on SDN. It is noted that various related studies did not contain all the required requirements. This study is intended to enhance resource allocation mechanisms that involve both cloud computing and SDN domains. Consequently, we analyze resource allocation mechanisms utilized by various researchers; we categorize and evaluate them based on the measured parameters and the problems presented. This survey also contributes to a better understanding of the core of current research that will allow researchers to obtain further information about the possible cloud computing strategies relevant to IaaS resource allocation

ICT platforms in support of future railway systems

The predicted growth of transport, especially in European railway infrastructures, is expected to introduce a dramatic increase in freight and passenger services by the end of 2050. To support sustainable development of these infrastructures, novel data-driven Information and Communication (ICT) solutions are required. These will enable monitoring, analysis and exploitation of energy and asset information for the entire railway system including power grid, stations, rolling stock and infrastructure. To address these challenges, we propose a dynamically reconfigurable advanced communication platform enabling connectivity between a variety of monitoring devices and computational resources through a heterogeneous network infrastructure. The connectivity, coordination and collaboration required is provided, on an on-demand basis in accordance to the"br/"cloud computing paradigm. The benefits of this platform in the end-to-end service delay and power consumption are quantified over the 5G Bristol is Open network topology. Document type: Contribution for newspaper or weekly magazin

Optimasi Rute Untuk Software Defined Networking-Wide Area Network (SDN-WAN) Dengan Openflow Protocol

Semakin berkembangnya teknologi saat ini berbanding lurus dengan kebutuhan akan proses mengelola dan monitoring jaringan yang lebih efektif dan efisien. TE (Traffic Engineering) dikembangkan untuk mengoptimalkan arus data dalam jaringan untuk memenuhi tingkat QoS (Quality of Services) dalam penggunaan jaringan. Namun, TE memiliki tantangan dalam hal kompleksitas komunikasi dan algoritma yang dapat meningkatkan kebutuhan akan sumber daya jaringan. SDN (Software Defined Networking) merupakan suatu teknologi jaringan terbaru untuk mengatasi tantangan yang ada pada TE. Dengan pengaturan secara terpusat (centralized control) dan lebih fleksible, SDN secara signifikan dapat memangkas penggunaan sumber daya jaringan komunikasi yang dibutuhkan untuk kebermanfaatan sumber daya jaringan secara keseluruhan. Makalah ini akan mengulas beberapa literatur terkait metode optimasi routing pada jaringan dengan menggunakan teknologi SDN yang berfokus pada SDN-WAN (Software Defined Networking – Wide Area Network)

Spatio-temporal Data Plane Design For Software Defined Cellular Networks (sdcn)

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015Son yıllarda hızla artan IP trafik yoğunluğu ağ yönetimini zorlaştırmaktadır. CISCO’nun Görsel Haberleşme Ağı Göstergesi'ne (Visual Networking Index) göre, dünya çapında toplam IP trafiği geçtiğimiz beş yılda beş kattan fazla artış göstermiştir, ve önümüzdeki beş yılda bu değerin üç katına çıkacağı öngörülmektedir. Günümüzde var olan trafik kontrol mekanizmaları, aşırı artan trafik yoğunluğu karşısında esnek olmadığı için yeterli kaynak verimliliği sağlayamaz ve trafik yoğunluğunun neden olduğu ciddi servis kalitesi düşüklüklüklerini engellemede yetersiz kalır. Sonuç olarak, geleneksel ağ kontrol mekanizmaları, hızla gelişen mobil teknolojiler ve buna bağlı olarak artan veri trafiği karşısında kullanıcı gereksinimlerini karşılayamaz hale gelmiştir. IP trafik yoğunluğunun günümüzde gelmiş olduğu bu noktada, trafik artışına karşı esnek olabilen ve fiziksel topolojinin karmaşıklığını ortadan kaldırarak ağı kolayca yönetebilen dinamik bir mekanizmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Bu problemi çözebilmek için fiziksel ağ topolojisinin karmaşık yapısını azaltan ve merkezi bir yaklaşım ile tüm topoloji üzerinde hakimiyet sağlayarak ağı tek bir noktadan dinamik bir şekilde yönetebilen yeni nesil YThA teknolojisi geliştirilmiştir. Bu teknoloji ile anahtarların mantıksal kısmı kontrol katmanına taşınarak, bu cihazlar veri katmanında akılsız hale getirilip yönetimi kolaylaştırılmıştır. Veri katmanında yer alan fiziksel cihazlar ile kontrol katmanında yer alan ve bu cihazların yönetiminden sorumlu olan Kontrolör, YThA teknolojisi için tanımlanan OpenFlow protokolünü kullanarak haberleşmektedir. Böylece, YThA ve bu yapının kullandığı OpenFlow protokolü sayesinde, her fiziksel anahtarın birer birer konfigüre ve kontrol edilmesi yerine, fiziksel cihazların ağ kontrol birimi olan Kontrolör tarafından yönetimi kolayca sağlanmıştır. Ancak, YThA mekanizmasının ağ yönetiminde sağladığı esneklik ve fonksiyonelliğin yanında, OpenFlow anahtar yapısından kaynaklı olarak akış servis kalitesini kötü yönde etkileyen ve göz ardı edilmemesi gereken ek bir yönlendirme gecikmesi oluşmaktadır. Bu gecikmenin temel nedeni, bir akış yönlendirilirken OpenFlow anahtar yapısındaki akış tablosu iş hattında, birçok bitlik alanın birden fazla tabloda karşılaştırma ve eşleştirme gerektirmesidir. Geleneksel OF anahtarına giriş portları aracılığıyla iletilen bir akış, akış tablosu iş hattında yer alan tablolarda ilgili eşleşmelerden geçtikten ve başlık alanlarındaki bilgiler düzenlendikten sonra çıkış portları üzerinden tekrar ağa gönderilir. Akışın anahtar içerisinde geçirdiği süreçte, başlık alanları üzerinde herhangi bir değişiklik gerektirmeyen bazı eşleştirmeler de söz konusu olabilmektedir. Ayrıca, ağdaki anahtara iletilen akışların iş hattındaki ilerleyişi seri olarak devam etmektedir. Diğer bir deyişle, akış tablosu iş hattının tasarımından dolayı, iş hattında farklı akışlara paralel olarak hizmet verilememektedir. Geneksel OF anahtarında yer alan tüm bu mimari kısıtlar ve akış tablosu iş hattındaki tasarımsal eksiklikler, akışın yönlendirilmesi sırasında ilave gecikmeye neden olduğu gibi bellek kullanımı ve donanım maliyeti açısından da fazladan masrafa neden olmaktadır. YThA teknolojisinde, anahtar mimarisinden kaynaklanan iki önemli dezavantaj belleksel karmaşıklık ve zamansal karmaşıklık olarak sıralanabilir. Bu tez çalışmasında, belleksel karmaşıklık mimaride yer alan donanım maliyeti ya da bellek maliyeti olarak tanımlanırken, zamansal karmaşıklık ise akış yönlendirmesi sırasında ortaya çıkan gecikmeyi işaret etmektedir. YThA teknolojisinin veri katmanında, anahtar yapısından kaynaklı belleksel ve zamansal karmaşıklığı azaltmak üzere, OpenFlow akış yönlendirme mekanizması ile ilgili literatürde birçok çalışma yer almaktadır. Bunların başlıcaları anahtar üzerindeki arama için Hash yönteminden yararlanma, arama verilerini önbelleğe alma, akış eşleşmesi aranırken mükemmel hash yöntemi kullanma olarak sıralanabilir. Ancak, bu ve benzeri arama yöntemleri kullanan ve bir karar mekanizmasına dayalı olarak ön bellekleme yapan çalışmalar, OpenFlow anahtarlarının çalışma yapısındaki akılsızlık özelliğini bozmaktadır. Halbuki akılsız anahtarların Kontrolör tarafından yönetimi daha kolay olduğu gibi, bu cihazların akış yönlendirmesi daha hızlıdır. Belirtilen problemlerin çözümü için sunulacak yöntem, hem OpenFlow anahtarının akılsızlığını bozmayan hem de akış yönlendirilmesinde daha az eşleştirme yaparak akışın servis kalitesini iyi yönde etkileyen ve gecikmeyi azaltan yapıda olmalıdır. Ağda performans iyileştirmesi sağlarken OpenFlow anahtarının akılsızlık özelliğini bozmadan çalışababilecek bir yapı tasarlamak adına, bu tez çalışmasında, iş hattında yer alan tablolar çok katmanlı bir iş hattı mimarisi oluşturacak şekilde konumlandırılmıştır. Çok katmanlı anahtar mimarisi kullanarak, enine bağlantılı (crossbar) geleneksel mimariye göre, belleksel karmaşıklık azaltılmış ve anahtar yapısının donanımsal maliyeti düşürülmüştür. Önerilen mimaride iş hattında kullanılan çok katmanlı yapı 3 katmandan oluşmaktadır. Önerilen yapıda geleneksel OpenFlow anahtarının akış tablo dizilimindeki iş hattı yapısı değiştirilerek bir tablodan gidilebilecek tablo sayısı ikiye çıkartılmıştır. Anahtar mimarisinde yapılan bu değişikleri OpenFlow protokolü ile uyumlu hale getirmek adına, akışların başlık yapısında gerçekleştirilen ufak bir değişiklik ile iş hattındaki tablolar arası yönlendirmeyi sağlayan bir bitlik bir sonraki tablo belirteci eklenmiştir. Böylece, iş hattında gidilecek bir sonraki tablo, protokol ile belirlenirken, OpenFlow anahtarının akılsızlık özelliği korunmuştur. Ayrıca, çok katmanlı OpenFlow iş hattındaki tablolara birer mikroişlemci atanarak Yonga Üstü İletişim Ağı (Network On Chip-NOC) mekanizmasının sağladığı avantajlar OpenFlow anahtarına uygulanmıştır. NOC’ta, kullanılabilen birçok ortak yol (multi-bus) ve bu yollar üzerinde rezerve edilebilecek birçok mikroişlemci bulunduğu için anahtar içerisinde birim zamanda birden fazla akışa paralel olarak hizmet verilebilir. Geleneksel iş hattı yapısında bulunmayan bu özellik ile paralel akış işleme süreci elde edilmiştir. Bu sayede, akışlar arasındaki kaynak yarışını en aza indiren NOC tasarımı, akışın yönlendirme gecikmesini azaltarak servis kalitesinin arttırımında büyük ölçüde katkı sağlar. Sonuç olarak bu tez çalışmasında, çok katmanlı mimari modeli için üç katmandan oluşan ağ mimarisi kullanılarak, anahtar içerisindeki akış tablosu iş hattı yapısı ve bu iş hattındaki tablo bağlantıları yeniden düzenlenmiştir. Ayrıca, anahtar mimarisi için Yonga Üstü İletişim Ağı yapısına benzer bir mimari oluşturmak ve bu mimarinin avantajlarından yararlanmak adına, her bir akış tablosuna, geleneksel yapıdaki tek bir mikroişlemci yerine, birim zamanda sadece bir komut gerçekleştirebilecek kapasitede birer mikroişlemci yerleştirilmiştir. Böylece, OpenFlow anahtarındaki bir iş hattı yapısı paralel çalışabilen birçok iş hattı yapısına dönüştürülmüştür. Ayrıca, anahtarların akılsızlık özelliğinin korunması adına, akışın çok katmanlı ağ mimarisindeki hareketi, ilgili akış tablo satırına bir sonraki tabloyu belirten bir bitlik belirteç eklenmesi ile gerçeklenmiştir. Geleneksel anahtar yapısının ve önerilen anahtar yapısının performans incelemesi ve karşılaştırması için anahtar içerisindeki iş hattı mimarisini modellerken kuyruklama teoreminde yararlanmıştır. Her iki mimaride yer alan iş hattı bölümü kuyruk ve sunucudan oluşan bir yapı ile modellenmiştir. Kullanılan modelde, her bir tablo, akışa hizmet veren ve eşleştirme işlemini gerçekleştiren bir sunucu olarak düşünülmüştür. Geleneksel yapıda ve önerilen yapıda kullanılan iş hattı tasarımına göre modelin uygun bölümlerine kuyruk eklenmiştir ve belirli bir varış oranında anahtara gelen akışlar bu kuyruklarda bekletilmiştir. Kuyruklama teoremi kullanılarak oluşturulan modelde, belleksel karmaşıklık ve zamansal karmaşıklık ölçütü olarak $C$ ($C_{MsOF}$, $C_{CON}$) ve $T$ ($T_{MsOF}$, $T_{CON}$) adında iki yeni parametre tanımlanmıştır ve geleneksel mimari ile önerilen mimari arasındaki performans incelemesi bu iki parametere üzerinden yürütülmüştür. Belleksel karmaşıklık parametresi ile anahtar mimari yapısının donanım maliyeti formülize edilirken; zamansal karmaşıklık parametresi ile akışın yönlendirme gecikmesi matematiksel olarak ifade edilmiştir. Elde edilen performans sonuçlarına göre, çok katmanlı (3 katmanlı) iş hattı yapısında kullanılan toplam bellek miktarı ve donanımsal bağlantı maliyeti geleneksel anahtar mimarisine göre azalmıştır. Diğer bir deyişle, geleneksel mimaride yer alan belleksel karmaşıklık azaltılmıştır. Ayrıca, önerilen switch modelinin geneleneksel switch modelinden, özellikle kalabalık ağlarda, yedi kata kadar daha az yönlendirme gecikmesi ile akış yönlendirebildiği ve daha iyi hizmet kalitesi (QoS) sağladığı görülmüştür. Böylece, geleneksel mimarinin akış kalitesini köte yönde etkileyen zamansal karmaşıklığın önerilen mimaride azaltıldığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, tabloların dizilişi çok katmanlı ağ mimarisine göre tasarlanarak, akış yönlendirmesi daha az eşleştirme ile gerçekleştirilmiştir. Böylece anahtar sisteminin belleksel ve zamansal karmaşıklığı azaltılarak performans iyileştirmesi sağlanmıştır.The tremendous increase on mobile data traffic has stressed conventional cellular networks recently. Network management has also become difficult because of enormous traffic demand. At this point, a flexible and dynamic control mechanism is needed that diminishes the complexity in physical topology. SDcN, is one of the novel next generation approaches that makes it easier to orchestrate physical devices in Data Plane with its centralized control fashion. SDcN paradigm provides a simple management strategy for network equipments in physical topology by moving their control logic to Control Plane. These equipments in physical topology release their complex decision heuristics to the Controller, so they become simple, dummy equipments. However; on one hand, SDcN provides scalability and flexibility on network management with dummy OpenFlow (OF) switches and its nature of centralized authority; on the other hand, these properties cause spatial and temporal complexity in the Data Plane that should not be regarded according to Quality of Service (QoS) of a flow. Spatial complexity, described in this thesis as $Memory~Usage$ and/or $Hardware~Cost$ in an OF switch, should be minimized by removing redundancy in OF switch flow table pipeline. Temporal complexity, defined in this thesis as $Flow~Forwarding~Delay$, should also be reduced by lowering number of comparison in flow table pipeline to enhance QoS of a flow. There are many studies in the literature that try to minimize spatial-temporal complexity in OF switch architecture and also to enhance QoS of a flow. However; most of these works violate dummy characteristic of OF switches because of the fact that they implement some wiser decision mechanism such as hashing, caching and search heuristics within the switch architecture. Any mechanism offered to lower spatial-temporal complexity of OF switch architecture should not violate dummy characteristic of these devices. Otherwise, management of physical devices by a central controller becomes slower, more difficult and complicated. Therefore, we propose a novel OF switch architecture to lower spatial-temporal complexity by using Multi-stage Switch model in flow table pipeline. The proposed model is able to forward a flow by less header matching with its architectural model. The proposed model also protects dummy characteristic with a little alteration in OF protocol header fields. In order to define the next table in the pipeline of proposed Multi-stage model, an additional field called next table identifier is integrated with existing OF protocol header entries. Flow forwarding in each pipeline of Multi-stage model is performed according to this next table identifier. Moreover, the advantages of NoC paradigm are also applied to OF forwarding mechanism with such a Multi-stage switch model by assigning a microcontroller to each flow table in each of pipeline stages. Consequently, thanks to multiple pipeline stages that can serve flows concurrently, the number of flows served per unit time is increased and the QoS of each flow is enhanced. For the performance investigation of proposed model we consider Queuing Theory in the light of a spatial complexity parameter ($C$) and a temporal complexity parameter ($T$) defined in this work. Total memory usage in a flow table pipeline is measured with spatial complexity parameter and flow forwarding delay is meausered in terms of temporal complexity parameter. These parameters are considered during the performance comparison between conventional OF switch architecture and proposed MsOF switch architecture with $_{CON}$ and $_{MsOF}$ indexes respectively. According to performance evaluation results, $MsOF$ switch architecture is less spatial complex than conventional one as the number of input ports in an OF switch ($N$) increases that corresponds denser topologies. MsOF gains much more memory space by deploying more tables with lower memory sizes, total of ($n\cdot k$). Moreover, $MsOF$ switch model has less temporal complexity compared to conventional OF switch model, especially in urban areas. With such a Multi-stage deployment for flow tables, proposed MsOF architecture provides approximately 7 times less $flow~forwarding~delay$, $T_{MsOF} < 7 \times T_{CON}$, compared with a conventional OF Switch by virtue of processing flows at different stages of pipeline simultaneously.Yüksek LisansM.Sc

Developing and operating time critical applications in clouds: the state of the art and the SWITCH approach

Cloud environments can provide virtualized, elastic, controllable and high quality on-demand services for supporting complex distributed applications. However, the engineering methods and software tools used for developing, deploying and executing classical time critical applications do not, as yet, account for the programmability and controllability provided by clouds, and so time critical applications cannot yet benefit from the full potential of cloud technology. This paper reviews the state of the art of technologies involved in developing time critical cloud applications, and presents the approach of a recently funded EU H2020 project: the Software Workbench for Interactive, Time Critical and Highly self-adaptive cloud applications (SWITCH). SWITCH aims to improve the existing development and execution model of time critical applications by introducing a novel conceptual model—the application-infrastructure co-programming and control model—in which application QoS and QoE, together with the programmability and controllability of cloud environments, is included in the complete application lifecycle

A Novel Placement Algorithm for the Controllers Of the Virtual Networks (COVN) in SD-WAN with Multiple VNs

The escalation of communication demands and the emergence of new telecommunication concepts such as 5G cellular system and smart cities requires the consolidation of a flexible and manageable backbone network. These requirements motivated the researcher to come up with a new placement algorithm for the Controller of Virtual Network (COVN). This is because SDN and network virtualisation techniques (NFV and NV), are integrated to produce multiple virtual networks running on a single SD-WAN infrastructure, which serves the new backbone. One of the significant challenges of SD-WAN is determining the number and the locations of its controllers to optimise the network latency and reliability. This problem is fairly investigated and solved by several controller placement algorithms where the focus is only on physical controllers. The advent of the sliced SD-WAN produces a new challenge, which necessitates the SDWAN controllers (physical controller/hosted server) to run multiple instances of controllers (virtual controllers). Every virtual network is managed by its virtual controllers. This calls for an algorithm to determine the number and the positions of physical and virtual controllers of the multiple virtual SD-WANs. According to the literature review and to the best of the author knowledge, this problem is neither examined nor yet solved. To address this issue, the researcher designed a novel COVN placement algorithm to compute the controller placement of the physical controllers, then calculate the controller placement of every virtual SD-WAN independently, taking into consideration the controller placement of other virtual SD-WANs. COVN placement does not partition the SD-WAN when placing the physical controllers, unlike all previous placement algorithms. Instead, it identifies the nodes of the optimal reliability and latency to all switches of the network. Then, it partitions every VN separately to create its independent controller placement. COVN placement optimises the reliability and the latency according to the desired weights. It also maintains the load balancing and the optimal resources utilisation. Moreover, it supports the recovering of the controller failure. This novel algorithm is intensively evaluated using the produced COVN simulator and the developed Mininet emulator. The results indicate that COVN placement achieves the required optimisations mentioned above. Also, the implementations disclose that COVN placement can compute the controller placement for a large network ( 754 switches) in very small computation time (49.53 s). In addition, COVN placement is compared to POCO algorithm. The outcome reveals that COVN placement provides better reliability in about 30.76% and a bit higher latency in about 1.38%. Further, it surpasses POCO by constructing the balanced clusters according to the switch loads and offering the more efficient placement to recover controller-failure