Entorno de simulación de redes distribuido basado en ns-3 y computación en nube con virtualización basada en contenedores

Abstract

La simulación de redes en entornos académicos es útil para que los alumnos comprue- ben los conocimientos adquiridos. Sin embargo, el tiempo necesario para llevar a cabo las simulaciones puede llegar a ser elevado, por lo que es necesario desarrollar un sistema que permita reducir el tiempo de ejecución. En un trabajo anterior, denominado DNSE3, se había desarrollado un sistema que permitía distribuir las simulaciones en varias máquinas virtuales sobre la arquitectura de OpenStack. Para adecuar los recursos utilizados a la demanda actual de trabajos, el sistema determinaba el número de máquinas virtuales activas que necesitaba en cada instante, proceso que repercute en el rendimiento global de la aplicación debido a la activación y desactivación de dichas máquinas virtuales. El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado fue reformar DNSE3 para conseguir mejorar el rendimiento de dicha versión. Para ello, las simulaciones pasan a ejecutarse de máquinas virtuales a contenedores. Un contenedor es una unidad estándar de software que contiene todo lo que necesita un programa y, al contrario que una máquina virtual, se ejecuta directamente sobre el sistema operativo de la máquina anfitriona, por lo que la sobrecarga de arrancar o detener nuevos contenedores es menor que la de las máquinas virtuales. De esta manera, y debido a las limitaciones existentes en las herramientas proporcionadas por OpenStack para la gestión de contenedores, se diseña una arquitectura basada en un clúster formado por un número variable de máquinas virtuales donde se ejecutan un número variable de contenedores. Para conseguir un clúster de estas características, el servicio encargado de escalar el número de máquinas virtuales y contenedores se realiza a medida para que exista un equilibrio entre rendimiento y utilización de los recursos disponibles. Una vez obtenidos los resultados con esta nueva arquitectura se comparan con los que se obtuvieron con la arquitectura basada en máquinas virtuales y se comprueba que el rendimiento mejora cuando el número de simulaciones a completar es bajo o medio. Esta mejora es debida a que el tiempo necesario para escalar el número de réplicas que ejecutan las simulaciones pasa de minutos a segundos. Este hecho favorece que el alumno pueda obtener los resultados de las simulaciones en un tiempo menor, lo que es beneficioso para el mismo debido a que podrá realizar un mayor número de simulaciones de diferente configuración en un tiempo más bajo.