Middleboxes have become a vital part of modern networks by providing service functions such as content filtering, load balancing and optimization of network traffic. An ordered sequence of middleboxes composing a logical service is called service chain. Service Function Chaining (SFC) enables us to define these service chains. Recent optimization models of SFCs assume that the functionality of a middlebox is provided by a single software appliance, commonly known as Virtual Network Function (VNF). This assumption limits SFCs to the throughput of an individual VNF and resources of a physical machine hosting the VNF instance. Moreover, typical service providers offer VNFs with heterogeneous throughput and resource configurations. Thus, deploying a service chain with custom throughput can become a tedious process of stitching heterogeneous VNF instances. In this paper, we describe how we can overcome these limitations without worrying about underlying VNF configurations and resource constraints. This prospect is achieved by distributed deploying multiple VNF instances providing the functionality of a middlebox and modeling the optimal deployment of a service chain as a mixed integer programming problem. The proposed model optimizes host and bandwidth resources allocation, and determines the optimal placement of VNF instances, while balancing workload and routing traffic among these VNF instances. We show that this problem is NP-Hard and propose a heuristic solution called Kariz. Kariz utilizes a tuning parameter to control the trade-off between speed and accuracy of the solution. Finally, our solution is evaluated using simulations in data-center networks

چکیده

جعبه های میانی با ارائه service function هایی مانند فیلترینگ محتوا، load balancing و بهینه سازی ترافیک شبکه، به بخش حیاتی شبکه های مدرن تبدیل شده اند. یک دنباله مرتب از جعبه های میانی یک سرویس منطقی به نام زنجیره خدمات را ایجاد می کنند. زنجیره توابع خدمت (SFC) ما را قادر به معرفی این زنجیره های خدمت می کند. مدل های بهینه سازی SFC اخیر فرض می کنند که کار جعبه های میانی به وسیله سیستم نرم افزاری که معمولا به عنوان تابع شبکه مجازی شناخته می شود(VNF) انجام می شود. این فرض SFC ها را محدود به توان عملیاتی یک VNF و منابعی ماشینی که میزبان VNF است، می کند.علاوه بر این ارائه دهندگان خدمات عمومی VNFها را با توان  ناهمگن  و منابع پیکربندی شده ارائه می کنند.بنابراین ایجاد یک زنجیره خدمات با توان سفارشی، یک فرآیند خسته کننده از ترکیب دستگاههای VNF ناهمگن است. در این مقاله ما تشریح می کنیم که چگونه بر این محدودیت ها غلبه کنیم بدون اینکه نگران پیکر بندیVNF ها و محدودیت های منابع باشیم.این هدف با توزیع چندین VNF که قابلیت های جعبه های میانی را فراهم می کنند و با مدل سازی یک زنجیره خدمت بهینه به صورت یک مسئله برنامه ریزی عدد صحیح ترکیبی، بدست می آید. مدل پیشنهادی منابع تخصیص داده شده به سیستم میزبان و پهنای باند را بهینه می کند. و  بهترین محل برای قراردادن VNF ها را مشخص می کند و همزمان ترافیک بارکاری routing بین VNF ها را متعادل می کند. ما نشان می دهیم که این مسئله ،یک مسئله NP-Hard است و برای راه حل آن یک روش ابتکاری به نام Kariz را ارائه می دهیم. Kariz از یک پارامتر تنظیم برای کنترل ارتباط بین سرعت و دقت مسئله بهره می گیرد. در نهایت راه حل ما با استفاده از شبیه سازی در  شبکه یک data center ارزیابی شده است.

1-مقدمه

به نظر می رسد که مجازی سازی عملیات شبکه (NFV) تغییرات و تحولات بنیادین در صنعت شبکه ایجاد کند. این صنعت با تکیه بر دیدگاه پردازنده مرکزی (main frame) جعبه های میانی مخصوص عملیات مختلف شبکه را فراهم می کند .مثالهایی از این جعبه های میانی شامل firewall ها، پروکسی ها، بهینه سازهای wan و سیستم های تشخیص نفوذ (IDS) و غیره می باشد.NFV  پیشنهاد می کند که این جعبه های میانی سخت افزاری با جعبه های میانی نرم افزاری انعطاف پذیر و نوآورانه که به نام VNF ها جایگزین گردد...