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Reports (Research Report) Year : 2018

Provably Efficient Algorithms for Placement of Service Function Chains with Ordering Constraints

Algorithmes d'approximation pour le placement de chaînes de fonctions de services avec des contraintes d'ordre

(1) , (1) , (1, 2) , (1)
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Abstract

A Service Function Chain (SFC) is an ordered sequence of network functions, such as load balancing, content filtering, and firewall. With the Network Function Virtualization (NFV) paradigm, network functions can be deployed as pieces of software on generic hardware, leading to a flexibility of network service composition. Along with its benefits, NFV brings several challenges to network operators, such as the placement of virtual network functions. In this paper, we study the problem of how to optimally place the network functions within the network in order to satisfy all the SFC requirements of the flows. Our optimization task is to minimize the total deployment cost. We show that the problem can be seen as an instance of the Set Cover Problem, even in the case of ordered sequences of network functions. It allows us to propose two logarithmic factor approximation algorithms which have the best possible asymptotic factor. Further, we devise an optimal algorithm for tree topologies. Finally, we evaluate the performances of our proposed algorithms through extensive simulations. We demonstrate that near-optimal solutions can be found with our approach.
Le modèle des réseaux programmables (Software Defined Networks), permet de centraliser la gestion du réseau sur un ou plusieurs contrôleurs et par conséquent de découpler la fonction de contrôle des flux de données. Ce paradigme permet aux opérateurs de réseaux de télécommunications d'offrir des services réseaux complexes et flexibles. Un service se modélise alors comme une chaîne de fonctions réseaux (firewall, compression, contrôle parental ...) qui doivent être appliquées séquentiellement à un flot de données. Dans cet article, nous étudions le problème du placement de fonctions de services qui consiste à determiner sur quels noeuds localiser les fonctions afin de satisfaire toutes les demandes de service, de façon à minimiser le coût de déploiement. Nous montrons que le problème peut être ramené à un problème de Set Cover, même dans le cas de séquences ordonnées de fonctions réseau. Cela nous permet de proposer deux algorithmes d'approximation à facteur logarithmique, ce qui est le meilleur facteur possible. De plus, nous proposons un algorithme optimal dans le cas particulier ou la topologie des demandes est un arbre. Finalement, nous évaluons les performances de nos algorithmes par simulations. Nous montrons ainsi qu'en pratique, des solutions presque optimales peuvent être trouvées avec notre approche.
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Dates and versions

hal-01676501 , version 1 (05-01-2018)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01676501 , version 1

Cite

Andrea Tomassilli, Frédéric Giroire, Nicolas Huin, Stéphane Pérennes. Provably Efficient Algorithms for Placement of Service Function Chains with Ordering Constraints. [Research Report] RR-9141, Université Côte d'Azur, CNRS, I3S, France; Inria Sophia Antipolis. 2018. ⟨hal-01676501⟩
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