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Metzker, Martin (2014): A network QoS management architecture for virtualization environments. Dissertation, LMU München: Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik
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Abstract

Network quality of service (QoS) and its management are concerned with providing, guaranteeing and reporting properties of data flows within computer networks. For the past two decades, virtualization has been becoming a very popular tool in data centres, yet, without network QoS management capabilities. With virtualization, the management focus shifts from physical components and topologies, towards virtual infrastructures (VI) and their purposes. VIs are designed and managed as independent isolated entities. Without network QoS management capabilities, VIs cannot offer the same services and service levels as physical infrastructures can, leaving VIs at a disadvantage with respect to applicability and efficiency. This thesis closes this gap and develops a management architecture, enabling network QoS management in virtulization environments. First, requirements are dervied, based on real world scenarios, yielding a validation reference for the proposed architecture. After that, a life cycle for VIs and a taxonomy for network links and virtual components are introduced, to arrange the network QoS management task with the general management of virtualization environments and enabling the creation of technology specific adaptors for integrating the technologies and sub-services used in virtualization environments. The core aspect, shaping the proposed management architecture, is a management loop and its corresponding strategy for identifying and ordering sub-tasks. Finally, a prototypical implementation showcases that the presented management approach is suited for network QoS management and enforcement in virtualization environments. The architecture fulfils its purpose, fulfilling all identified requirements. Ultimately, network QoS management is one amongst many aspects to management in virtualization environments and the herin presented architecture shows interfaces to other management areas, where integration is left as future work.

Abstract

Verwaltungsaufgaben für Netzdienstgüte umfassen das Bereitstellen, Sichern und Berichten von Flusseigenschaften in Rechnernetzen. Während der letzen zwei Jahrzehnte entwickelte sich Virtualisierung zu einer Schlüsseltechnologie für Rechenzentren, bisher ohne Möglichkeiten zum Verwalten der Netzdienstgüte. Der Einsatz von Virtualisierung verschiebt den Fokus beim Betrieb von Rechenzentren weg von physischen Komponenten und Netzen, hin zu virtuellen Infrastrukturen (VI) und ihren Einsatzzwecken. VIs werden als unabhängige, voneinander isolierte Einheiten entwickelt und verwaltet. Ohne Netzdienstgüte, sind VIs nicht so vielseitig und effizient einsetzbar wie physische Aufbauten. Diese Arbeit schließt diese Lücke mit der Entwicklung einer Managementarchitektur zur Verwaltung der Netzdienstgüte in Virtualisierungsumgebungen. Zunächst werden Anforderungen aus realen Szenarios abgeleitet, mit denen Architekturen bewertet werden können. Zur Abgrenzung der speziellen Aufgabe Netzdienstgüteverwaltung innerhalb des allgemeinen Managementproblems, wird anschließend ein Lebenszyklusmodell für VIs vorgestellt. Die Entwicklung einer Taxonomie für Kopplungen und Komponenten ermöglicht technologiespezifische Adaptoren zur Integration von in Virtualisierungsumgebungen eingesetzten Technologien. Kerngedanke hinter der entwickelten Architektur ist eine Rückkopplungsschleife und ihre einhergehende Methode zur Strukturierung und Anordnung von Teilproblemen. Abschließend zeigt eine prototypische Implementierung, dass dieser Ansatz für Verwaltung und Durchsetzung von Netzdienstgüte in Virtualisierungsumgebungen geeignet ist. Die Architektur kann ihren Zweck sowie die gestellten Anforderungen erfüllen. Schlussendlich ist Netzdienstgüte ein Bereich von vielen beim Betrieb von Virtualisierungsumgebungen. Die Architektur zeigt Schnittstellen zu anderen Bereichen auf, deren Integration zukünftigen Arbeiten überlassen bleibt.