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      1. 首頁 云計算

        云計算方案:借助本地快速故障轉移實現完美恢復的可行性論文

        本文來自:克勞斯· 蒂喬·佛斯特(Klaus-Tycho Foerster) 2020年6月11日,星期四發布的第一版本的故障轉移的論文,并在文末尾附屬了論文地址,給深入學習的用戶。

        故障轉移是自動化運維中重要的組成部分,有效的自動化故障轉移可以保證服務的連續性,無故障運行。

        2020060804

        論文摘要:

        為了提供高彈性并快速響應鏈接故障,現代計算機網絡支持完全分散的流重新路由,也稱為本地快速故障轉移。簡而言之,本地快速故障轉移算法的任務是僅使用本地可用信息為每個節點預定義快速故障轉移規則。這些規則為數據包可能到達的每個傳入鏈路以及本地鏈路故障集(即,發生故障的鏈路入射到節點)確定了數據包應在哪個出站鏈路上轉發。理想情況下,這種本地快速故障轉移算法可確定性地提供完美的彈性:只要基礎網絡保持連接,從任何源發出的數據包都可以到達任何目標。Feigenbaum等。展示了并非總是能夠提供完美的彈性,并展示了如何容忍任何網絡中的單個故障。有趣的是,關于完美彈性的可行性目前知之甚少。


        本文在一個模型中可以使用源也可以不使用源快速轉發決策的模型中,重新審視了本地快速故障轉移的完美彈性。我們首先得出幾個相當普遍的不可能結果:通過在圖形次要圖和彈性之間建立聯系,我們證明不可能在任何非平面圖上實現完美的彈性;此外,盡管平面度是必需的,但對于完美的彈性來說也是不夠的。


        從積極的方面來看,我們顯示了在鏈接細分下閉合的圖形族可以使用簡單有效的故障轉移算法,該算法僅跳過失敗的鏈接。我們通過為外部平面圖和相關方案以及故障后源和目標在拓撲上接近的方案得出完美的彈性來演示此技術。


        介紹

        分布式系統的可靠性通常取決于由一組路由器實現的底層網絡。為了提供高可用性,現代路由器支持流量的本地快速重路由:路由器可以預先配置有條件的故障轉移規則,這些規則為每個傳入端口和所需目標定義,到達該傳入端口的數據包應轉發到哪個端口,僅取決于事件鏈路的狀態:由于路由器需要快速反應,因此它們沒有時間了解遠程故障。

        本文的出發點是本地快速重路由機制引入的以下基本問題:是否可以預先定義確定性的本地故障轉移規則,以保證只要底層網絡連接,數據包就可以到達其目標?這種理想的特性被稱為完美彈性。因此,提供完美彈性的挑戰在于問題的分散性,以及路由器僅具有關于失敗鏈路的本地信息;利用全局知識實現完美彈性是簡單的,因為可以簡單地計算最短路徑。

        不幸的是,總的來說,完全的彈性是無法實現的:Feigenbaum等人。[19,20]給出了一個有12個節點的示例,在某些故障之后,原始網絡上沒有轉發模式允許目標連接組件中的每個幸存節點到達目標。從積極的方面來說,作者表明,至少可以容忍一個鏈路故障,即1-彈性。有趣的是,現在對于什么時候可以實現完美的彈性,什么時候不可以,知之甚少。

         

        本文研究了在節點只具有局部信息的網絡中,同時考慮到節點能夠和不能匹配包源的模型,提供完美彈性的問題。在消極方面,我們描述了不允許完全彈性解決方案的網絡實例。從這一特性可以看出,在簡單和小平面圖上,即使在源在故障后仍然通過Ω(n)不相交路徑與目標高度連接的情況下,也不可能實現完全恢復;但是,它無法路由到目標。我們還得到了一個相當一般的否定結果,即完全彈性在任何非平面圖上都是不可能的,并且完全圖K5和完全二部圖K 3,3都不允許有完全彈性解。為此,我們證明了圖的子圖與完全彈性之間的一種有趣的聯系,并證明了每一個圖的子圖都保留了完全彈性的性質。

        從積極的方面來說,我們描述了所有外平面圖和相關場景(例如,失敗后源和目標位于同一個面上的場景)以及目標位于源的兩個跳內的非外平面場景的完全彈性算法。對于我們的積極結果,我們建立了一個普遍的觀點,即在細分鏈接下閉合的圖族,允許簡單的故障轉移算法,其中節點可以跳過本地故障端口,需要非常小的轉發表。


         

         

        論文地址:https://arxiv.org/abs/2006.06513

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