ES2607636T3

ES2607636T3 - Método implementado por ordenador y sistema para proporcionar un servicio de conexión en red y un producto de programa de ordenador adaptado para realizar el método

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Publication number: ES2607636T3
Application number: ES13814117.1T
Authority: ES
Inventors: Francisco Javier RAMÓN SALGUERO; Pedro ANDRÉS ARANDA; Alfonso TIERNO SEPÚLVEDA; Rafael Alejandro LÓPEZ DA SILVA
Original assignee: Telefonica SA
Current assignee: Telefonica SA
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2017-04-03
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: BR112015014198B1; EP2750328A1; BR112015014198A2; US9774542B2; US20150326496A1; WO2014102134A1; EP2939366B1; EP2939366A1

Abstract

Un método implementado por ordenador para proporcionar un servicio de conexión en red, que comprende asignar funciones de red basadas en software a recursos de hardware, en el que dichos recursos de hardware están incluidos en una agrupación de recursos de hardware, estando el método caracterizado porque dicha asignación se realiza de manera dinámica sobre recursos no atribuidos de dicha agrupación de recursos de hardware y basándose al menos en la siguiente información: * restricciones específicas del hardware para soportar cada una de dichas funciones de red basadas en software, en el que: - dichas funciones de red basadas en software se implementan mediante dispositivos de software, implementando cada uno al menos una función de red basada en software; - dicha información específica de restricciones de hardware se proporciona por medio de declaraciones de dispositivos de software que incluyen información con respecto a la función o funciones de red implementada(s) y al menos una configuración específica de hardware recomendada para la implementación de la(s) misma(s); y - dichas restricciones de hardware se refieren al menos a requisitos de hardware y al rendimiento esperado para al menos dicha configuración específica de hardware para soportar cada función de red basada en software de cada dispositivo de software, en el que dichos requisitos de hardware incluyen alguna o toda de la siguiente información: - el número y tipo de subprocesos que implementan el dispositivo de software; - las agrupaciones de subprocesos; - la cantidad de memoria que necesita cada subproceso o grupo y rendimiento con esta memoria; - los requisitos de rendimiento para la comunicación entre subprocesos/grupos; - el número y características de las interfaces manejadas por cada subproceso o grupo; - los requisitos de rendimiento para el acceso a tarjetas de interfaz por cada subproceso/grupo; - si el dispositivo de software necesita acceso exclusivo a los recursos de hardware se asigna mediante dicha asignación o si los recursos de hardware pueden compartirse entre varios dispositivos de software; y - los requisitos de almacenamiento en disco duro en términos de tamaño y velocidad; * requisitos de red de al menos un diseño del servicio de conexión en red definido para un servicio que hace uso de dicha agrupación de recursos de hardware y de al menos parte de dichas funciones de red basadas en software; y * una descripción del hardware de los recursos de hardware incluidos en la agrupación de recursos de hardware, en el que la agrupación de recursos de hardware comprende una pluralidad de localizaciones, que proporcionan información respecto a las localizaciones de la agrupación de recursos de hardware en una vista macroscópica y microscópica de cada localización, incluyendo: - a un nivel macroscópico para cada localización: lista de nombres de localización de nodos computacionales y rendimiento de plano de datos entre dichos nodos computacionales; y - a un nivel microscópico una descripción detallada de cada nodo computacional respecto a: - número y tipo de procesadores físicos proporcionados en una placa de circuito del nodo computacional; - rendimiento en términos de velocidad de procesamiento de los procesadores físicos; - agrupación de núcleos de procesador en zócalos y cantidad de memoria caché proporcionada por cada procesador; - cantidad de memoria proporcionada por cada uno de varios bancos de memoria, y rendimiento de la interconexión entre núcleos de procesador y bancos de memoria; - rendimiento proporcionado por los buses de comunicación entre zócalos; - número y características de tarjetas de interfaz; - interconexión entre núcleos de procesador y tarjetas de interfaz, incluyendo información con respecto a si cada interfaz está unida a una agrupación específica de núcleos de procesador directamente o no; y - tipo de la agrupación de recursos de hardware: agrupación del plano de control o de datos, en el que dicha asignación se realiza en la forma de una secuencia de eventos ejecutando de manera iterativa un algoritmo que incluye puntos lógicos y discretos; y en el que dicha cantidad de memoria que cada subproceso o grupo necesita y el rendimiento con esta memoria, dichos requisitos de rendimiento para comunicación entre subprocesos/grupos, dicho número y características de interfaces gestionadas por cada subproceso o grupo y dichos requisitos de rendimiento para el acceso a tarjetas de interfaz por cada subproceso/grupo, incluida como parte de dichos requisitos de hardware, se asignan a correspondientes capacidades de HW de los nodos computacionales.

Description

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Metodo implementado por ordenador y sistema para proporcionar un servicio de conexion en red y un producto de

programa de ordenador adaptado para realizar el metodo

DESCRIPCION

Campo de la tecnica

La presente invencion se refiere en general, en un primer aspecto, a un metodo implementado por ordenador para proporcionar un servicio de conexion en red, que comprende asignar funciones de red basadas en software a recursos de hardware, y, mas particularmente, a un metodo en el que dicha asignacion se realiza de manera dinamica basandose en varias fuentes de informacion con respecto a las funciones de red basadas en software, la agrupacion de recursos de hardware y algunos requisitos de red.

Un segundo aspecto de la invencion se refiere a un sistema configurado para implementar el metodo del primer aspecto.

Un tercer aspecto de la invencion se refiere a un producto de programa de ordenador adaptado para realizar el metodo del primer aspecto.

Estado de la tecnica anterior

Los procesadores del estado de la tecnica actual tienen suficiente potencia de procesamiento para ejecutar funcionalidades de red basadas en software con demandas de alto rendimiento. Para cumplir estas demandas de rendimiento, las implementaciones de software (SW) de funcionalidades de red deben realizar un uso intensivo de las unidades (nucleos) de procesamiento en el procesador, lo que requiere distribuir el procesamiento entre varios subprocesos. Como consecuencia, estos subprocesos necesitan intercambiar enormes cantidades de datos entre sf y estas comunicaciones internas pueden convertirse a menudo en el cuello de botella real de la aplicacion. Para realizar estas comunicaciones internas de la manera mas eficaz posible, tales aplicaciones de SW requieren asignar el codigo de manera optima a las unidades de procesamiento del hardware subyacente para maximizar el numero de accesos de cache en comunicaciones entre nucleos, lo que puede acelerar significativamente la comunicacion entre los nucleos que manejan las mayores cantidades de datos. Las tecnicas actuales de computacion y virtualizacion en red ([1] [2] [3]) no tienen en cuenta estos requisitos espedficos de asignacion para el software de red y, por tanto, producen un rendimiento inadecuado.

Esta asignacion de software de red a hardware (HW) al nivel "microscopico" debena integrarse en un enfoque de diseno de red global que, adicionalmente, tiene en cuenta criterios de diseno al nivel "macroscopico" (restricciones de red topologicas y geograficas) asf como la diferencia en los requisitos al nivel micro que algunas funcionalidades de control de red pueden tener a diferencia de las requeridas por el plano de datos y otras funcionalidades de control de red muy exigentes y cnticas.

A continuacion, se citan y describen las soluciones de asignacion ofrecidas por los antecedentes tecnicos/tecnologfas existentes mas relevantes.

Acceso a memoria y de E/S en sistemas de multiples nucleos y de multiples zocalos:

En los sistemas informaticos [4] del estado de la tecnica, el ancho de banda (BW) para acceder a la memoria implementada en la placa principal es mucho menor que el BW de procesador interno y los accesos a memoria pueden reducir significativamente el rendimiento en trabajos intensivos en memoria (o intensivos en E/S). Por lo tanto, los vendedores de procesadores incluyen una o mas capas de memoria de alto BW entre el procesador y la memoria principal, conocida como memoria cache, que acelera significativamente el procesamiento. Normalmente hay dos niveles de memoria cache, una incluida normalmente en la placa de sistema y una en el chip de procesador. La cantidad de memoria cache implementada en la placa de sistema esta en el orden de magnitud de megabytes en comparacion con los gigabytes de la memoria de sistema. Asimismo, la cantidad de memoria en el chip es significativamente menor que la cantidad de memoria en la placa. Sin embargo, la memoria cache en los procesadores del estado de la tecnica es mucho mas rapida que la memoria cache en la placa.

Con respecto a la ejecucion de codigo, los procesadores del estado de la tecnica incluyen un subsistema que tiene en cuenta el efecto de los accesos a memoria e intenta reordenar el codigo en ejecucion de tal manera que se maximicen los accesos de memoria cache. La velocidad de ejecucion, y de este modo el rendimiento de sistema, pueden verse afectados de manera muy negativa por la colocacion de instrucciones individuales en el programa de codigo que no pueden manejarse por este subsistema. Por tanto, los compiladores del estado de la tecnica incorporan todo este conocimiento y producen un codigo que garantiza una reduccion minima del rendimiento de procesamiento debida a los accesos a memoria.

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Los procesadores acceden a la memoria para buscar codigo y datos. Es necesario optimizar tambien el acceso a los datos para realizar el mejor uso de los mecanismos de almacenamiento en cache. La busqueda de datos que no estan en la memoria cache tiene un impacto significativo en el rendimiento de sistema (esta situacion se denomina fallo de cache).

En sistemas de multiples nucleos, la funcionalidad de procesamiento se distribuye entre nucleos diferentes. Cada nucleo ejecuta una parte espedfica del codigo de manera independiente. La comunicacion entre los procesos se implementa por medio de mecanismos de transferencia de mensajes, por ejemplo, colas, que usan zonas de memoria compartidas que requieren accesos continuos.

La situacion empeora en sistemas de multiples zocalos, en los que se interconectan varios procesadores de multiples nucleos. En tales sistemas, todos los nucleos de procesador en todos los zocalos de procesador en la placa tienen acceso a toda la memoria en el sistema. Sin embargo, todos los nucleos en un zocalo tienen solo una conexion directa a un area de memoria espedfica en la placa, conocida como banco de memoria. Cuando un nucleo necesita acceder a datos ubicados en un banco de memoria conectado a un zocalo diferente, este acceso usa un bus de conexion entre procesadores con un ancho de banda limitado. Tales accesos son mas lentos y tienen un impacto extremo en el rendimiento de sistema cuando es necesario manejar enormes cantidades de datos. Esto se

aplica tambien a accesos a tarjetas de E/S, tales como las interfaces de red.

Herramientas de virtualizacion:

Virtualizacion es un termino usado para hacer referencia a las tecnicas mediante las cuales se hace que una maquina ffsica parezca como maquinas virtuales diferentes para usuarios diferentes, de modo que puede conseguirse una comparticion eficaz de recursos de hardware de manera transparente para los usuarios.

Los vendedores que ofrecen procesadores con capacidad de virtualizacion proporcionan caractensticas de aceleracion de hardware (HW) que ayudan a los entornos de virtualizacion del estado de la tecnica a minimizar su impacto en el rendimiento de sistema. Por ejemplo, Intel ofrece VT-x, VT-d y otras extensiones de virtualizacion:

• VT-x proporciona soporte de virtualizacion para acceso a memoria. Proporciona un rapido acceso a registros de gestion de memoria dentro de la CPU.

• VT-d proporciona soporte de virtualizacion espedfico para acceder a dispositivos de E/S. Permite usar

dispositivos perifericos directamente, asignando de nuevo el acceso directo a memoria (DMA) y las

interrupciones.

Las soluciones existentes mencionadas anteriormente tienen los siguientes problemas:

- Adaptacion de codigo a la arquitectura de placa base:

Tal como se ha tratado anteriormente, el acceso a la memoria y de E/S son factores clave para conseguir los niveles de rendimiento necesarios para aplicaciones de funcionalidad de red de nivel de operador como el enrutamiento, conmutacion, NAT, etc. en las que se requiere el procesamiento en tiempo real de cantidades considerables de paquetes que llegan a las interfaces de E/S. Esto implica que los paquetes que llegan a las interfaces de E/S tienen que transferirse a la memoria interna para procesarse y a continuacion enviarse de vuelta a las interfaces de E/S de nuevo. Estas aplicaciones de red de nivel de operador difieren de las aplicaciones ordinarias en su necesidad de mover internamente enormes cantidades de datos a la maxima velocidad, incluso aunque el procesamiento a aplicar a estos datos puede ser superficial.

Con la evolucion de las arquitecturas de procesador, los procesadores pueden ejecutar un numero creciente de subprocesos en paralelo. Adicionalmente, se han anadido caractensticas a los procesadores que ayudan a optimizar el acceso a la memoria o de E/S. Estas caractensticas del sistema al nivel microscopico son especialmente importantes para aplicaciones de alto rendimiento que intercambian muchos datos entre sus procesos/subprocesos, como es el caso de las aplicaciones de funcionalidad de red en general y, particularmente, para funciones de conmutacion del plano de datos. Es imprescindible la distribucion correcta de los subprocesos/procesos de software entre los nucleos ffsicos en un procesador y entre los procesadores en un sistema de multiples zocalos para minimizar la cantidad de datos intercambiados en la interconexion de zocalos y en los buses de E/S. Con una distribucion no optima de los procesos, el rendimiento que este software puede gestionar sera considerablemente menor debido a la saturacion innecesaria de los buses internos. Por tanto, son obligatorias las directrices para adaptar el codigo a la arquitectura de la placa base, que describen como distribuir los bloques funcionales y como conectar las tarjetas de interfaz de E/S en un entorno de multiples nucleos. Estas directrices se derivan actualmente de pruebas de rendimiento ad-hoc que se ejecutan durante la fase de produccion del software. En la mayona de los casos, esta colocacion correcta es el resultado de un proceso de ensayo y error realizado a menudo por el propio productor de la aplicacion de red.

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- Perdida de vista detallada del HW introducida por las capas de virtualizacion:

Aunque, como se ha explicado anteriormente, existen herramientas para que los entornos de virtualizacion aprovechen las caractensticas de aceleracion del hardware de procesador, la capa de virtualizacion oculta detalles tales como el/los nucleo(s) ffsico(s) espedfico(s) en el/los que se esta ejecutando una aplicacion o, incluso, si pertenecen a los mismos o a diferentes procesadores. Tal como ya se ha explicado anteriormente, es necesario que el SW de funcionalidad de red disenado para entornos de multiples nucleos se atribuya a recursos de HW con precision con el fin de optimizar el acceso a areas de memoria compartidas y minimizar los fallos de cache y la utilizacion de buses. Por tanto, las optimizaciones definidas durante la fase de produccion de SW, especialmente todas las estrategias de distribucion de procesos, pueden invalidarse cuando se introduce una capa de virtualizacion.

En resumen, ninguna de las soluciones existentes proporciona una asignacion para el software de red a hardware que cubra los requisitos indicados anteriormente con respecto a los niveles "microscopico" y "macroscopico" (estos terminos se describen debidamente a continuacion en el sentido en que deben entenderse segun la presente invencion).

Referencias

[1] lan Foster. 20 de julio de 2002. What is the Grid? A Three Point Checklist.

[2] Sotomayor, B., Keahey, K., Foster, I.: Overhead matters: A model for virtual resource management. En: VTDC 2006: Proceedings of the 2nd International Workshop on Virtualization Technology in Distributed Computing, Washington, DC, EE.UU., pag. 5. IEEE Computer Society, Los Alamitos (2006).

[3] Zhiming Shen, Sethuraman Subbiah, Xiaohui Gu, y John Wilkes. 2011. CloudScale: elastic resource scaling for multi-tenant cloud systems. In Proceedings of the 2nd ACM Symposium on Cloud Computing (SOCC '11). ACM, Nueva York, NY, EE.UU.

[4] George Jones: Motherboards & Core-Logic Chipsets: The Deep Stuff, 22 de octubre de 2004.

[5]
http://www.tid.es/es/Documents/N FV_White_PaperV2.pdf. Network Functions Virtualisation White Paper.

[6] Marc Grimme, Mark Hlawatschek y Thomas Merz of ATIX, Munich, Alemania. Data sharing with a GFS storage cluster. Julio de 2006.

[7] Guilherme Piegas Koslovski, Pascale Vicat-Blanc Primetl y Andrea Schwertner Charao. 2008. VXDL: Virtual Resources and Interconnection Networks Description Language.

[8] Chien, A., Casanova, H., Kee, Y.s., Huang, R.: The Virtual Grid Description Language: vgDL. Technical Report TRO.95, VGrADS Project (2004).

[9] Ham, J.J. van der (23 de abril de 2010). A semantic model for complex computer networks - the network description language. Universiteit van Amsterdam (164 pag.). Prom./coprom.: prof.dr. P.M.A. Sloot & prof.dr.ir. C.T.A.M. de Laat.

Descripcion de la invencion

Es necesario ofrecer una alternativa al estado de la tecnica que cubra los huecos encontrados en la misma, particularmente en relacion con la falta de propuestas que ofrezcan realmente una buena solucion para la asignacion descrita anteriormente.

Para ello, la presente invencion se refiere, en un primer aspecto, a un metodo implementado por ordenador para proporcionar un servicio de conexion en red, que comprende asignar funciones de red basadas en software (entendidas como funcionalidades, implementadas en software, que un operador de red debe implementar para proporcionar servicios de conexion en red a sus clientes) a recursos de hardware, en el que dichos recursos de hardware estan incluidos en una agrupacion de recursos de hardware, refiriendose dicha agrupacion a un conjunto de nodos de hardware en el que van a implementarse diferentes funciones de red.

Ejemplos de funciones de red basadas en software son funciones relativas a: BRAS (Servidor de Acceso Remoto de Banda ancha), CGNAT (Traduccion de Direcciones de Red de nivel de operador), DHCP (Protocolo de Configuracion Dinamica de Host), etc.

A diferencia de las propuestas conocidas, de manera caractenstica, en el metodo del primer aspecto dicha

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asignacion se realiza de manera dinamica sobre recursos no atribuidos de dicha agrupacion de recursos de hardware y basandose al menos en la siguiente informacion:

- restricciones espedficas de hardware para soportar cada una de dichas funciones de red basadas en software;

- requisitos de red de al menos un diseno de servicio de conexion en red definido para un servicio que hace uso de dicha agrupacion de recursos de hardware y de al menos parte de dichas funciones de red basadas en software;

y

- una descripcion de hardware de los recursos de hardware incluidos en la agrupacion de recursos de hardware.

Preferiblemente, dicha informacion espedfica de restricciones de hardware se proporciona sin tener en cuenta la informacion acerca de dicha agrupacion de recursos de hardware y dicha informacion de descripcion de hardware se proporciona sin tener en cuenta la informacion acerca de dichas funciones de red basadas en software.

Dichas funciones de red basadas en software se implementan, de acuerdo con una realizacion, mediante dispositivos de software, implementando cada uno al menos una funcion de red basada en software, y dicha informacion espedfica de restricciones de hardware se proporciona por medio de declaraciones del dispositivo de software que incluyen informacion con respecto a la funcion o funciones de red implementada(s) y al menos una configuracion espedfica de hardware recomendada para la implementacion de la(s) misma(s), en la que dichas declaraciones del dispositivo de software se proporcionan generalmente por los vendedores del dispositivo de software.

En una realizacion del metodo del primer aspecto de la invencion, dichas restricciones de hardware se refieren al menos a requisitos de hardware y al rendimiento esperado para al menos dicha configuracion espedfica de hardware para soportar cada funcion de red basada en software de cada dispositivo de software.

Se proporcionan ejemplos de la informacion incluida en dichos requisitos de hardware en una seccion posterior.

Dicho rendimiento esperado se refiere, de acuerdo con una realizacion, al menos a uno de, la cantidad maxima de usuarios soportados, el numero maximo de dispositivos soportados, el numero maximo de puntos de servicio a los que se da servicio y el rendimiento maximo soportado.

Con respecto a dichos requisitos de red, se refieren, segun una realizacion, al menos a funciones de red basadas en software que van a implementarse en Puntos de Presencia y una cantidad de clientes a los que hay que dar servicio, y se proporcionan, generalmente, por un Operador de Red.

Preferiblemente, dichos requisitos de red se proporcionan sin tener en cuenta la informacion acerca de los elementos de hardware implementados en un Punto de Presencia dado.

De acuerdo con una realizacion, los requisitos de red se proporcionan por medio de una definicion de diseno del servicio de conexion en red con requisitos topologicos (por ejemplo, BRAS implementado en la localizacion x, sirviendo cada nodo de CGNAT n nodos de BRAS, etc.), requisitos de rendimiento para cada funcion de red basada en software (por ejemplo, conmutacion de enrutador al menos y Gbps) y requisitos de conectividad entre dichas funciones de red basadas en software (por ejemplo, enlace ascendente para BRAS con ancho de banda de 10 Gbps).

Dicha definicion de diseno del servicio de conexion en red incluye, para diferentes realizaciones, informacion en relacion con al menos uno de:

- caracterizacion del trafico promedio de los puntos de servicio;

- cadena de datos del servicio de conexion en red, detallando las funciones de red basadas en software que deben aplicarse al trafico de datos que ingresa a la red desde los puntos de servicio en el sentido ascendente;

- cadenas de control del servicio de conexion en red, detallando cada una un conjunto de funciones de red basadas en software que intercambian trafico de control requerido para un proposito particular espedfico del servicio de conexion en red;

- definicion de areas de funcion de red, donde cada area de funcion de red es un conjunto de localizaciones por funcion de red de la agrupacion de recursos de hardware; y

- un conjunto de condiciones previas sobre la agrupacion de recursos de hardware con respecto a la colocacion de funciones de red basadas en software.

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En lo que respecta a dicha agrupacion de recursos de hardware, comprende, para una realizacion preferida:

- una pluralidad de nodos computacionales implementados a traves de varias localizaciones ffsicas, donde cada localizacion se especifica por los componentes de su nodo computacional a un nivel o vista microscopico o de arquitectura informatica, y

- un esquema mediante el cual estos nodos computacionales estan interconectados entre sf tanto dentro de la localizacion como en otras localizaciones con las conexiones correspondientes, a un nivel o vista macroscopico o de red.

Para una realizacion, dicha descripcion de hardware proporciona informacion con respecto a las localizaciones de la agrupacion de recursos de hardware, proporcionando tanto la vista macroscopica como la vista microscopica de cada localizacion, incluyendo al menos uno de, el nombre de localizacion, las clases de localizacion, la conexion del plano de datos disponible en la localizacion, el numero de puntos de servicio encargados ffsicamente a la conexion del plano de datos de la localizacion, el numero de puntos de transferencia encargados ffsicamente a la conexion del plano de datos de la localizacion, la lista de interfaces de conexion que conectan la localizacion con el resto de la agrupacion de recursos de hardware y la lista de nodos computacionales en la localizacion.

Se proporcionan ejemplos de informacion incluida en dicha lista de nodos computacionales en una seccion posterior.

De acuerdo con una realizacion preferida, dichos nodos computacionales son servidores informaticos (o cualquier otro tipo de dispositivo informatico), y al menos parte de dichas conexiones son conexiones de WAN (Red de Area Ancha).

Para dicha u otra realizacion, al menos parte de dichas conexiones son conexiones con respecto a otra clase de redes de acceso, cableadas o inalambricas.

En los parrafos anteriores y en el resto de la presente descripcion y reivindicaciones:

- los terminos microscopico o micro se usan para hacer referencia al nivel de la arquitectura informatica. Por tanto, lo que se entiende por vista microscopica de una localizacion es la descripcion detallada de los servidores implementados en esa localizacion al nivel de arquitectura informatica, incluyendo procesadores, zocalos, bancos de memoria, etc. para cada uno de los servidores en la localizacion; y

- los terminos macroscopico y macro se usan para hacer referencia al nivel de red. Por tanto, lo que se entiende por vista macroscopica de la agrupacion de hardware es la descripcion de la interconexion de los servidores de la agrupacion de recursos de hardware al nivel de red usando conexiones tanto de WAN (y/o cualquier otro tipo de red de acceso cableada o inalambrica) como locales.

El metodo del primer aspecto de la invencion comprende, para una realizacion preferida, implementar dicho servicio de conexion en red constituyendo al menos una red con los recursos de hardware a los que se asignan las funciones de red basadas en software, y la interconexion de las mismas.

De acuerdo con una realizacion adicional, el metodo del primer aspecto de la invencion comprende implementar dicho servicio de conexion en red interconectando dicha red constituida con al menos una red externa.

Dicha implementacion se realiza de acuerdo con una estrategia de implementacion generada por el metodo del primer aspecto de la invencion de modo que produce la asignacion apropiada descrita anteriormente de las funciones de red basadas en software a un subconjunto de recursos no atribuidos de la agrupacion de recursos de hardware al tiempo que se cumple con todas las restricciones mencionadas anteriormente.

Un segundo aspecto de la invencion se refiere a un sistema para proporcionar un servicio de conexion en red, que comprende una agrupacion de recursos de hardware y un dispositivo informatico que tiene acceso a dicha agrupacion de recursos de hardware y a funciones de red basadas en software, en el que dicho dispositivo informatico implementa un metodo para proporcionar un servicio de conexion en red que comprende asignar funciones de red basadas en software a recursos de hardware de dicha agrupacion de recursos de hardware.

En el sistema del segundo aspecto de la invencion, de manera caracteffstica, dicho dispositivo informatico implementa el metodo del primer aspecto.

Un tercer aspecto de la invencion se refiere a un producto de programa informatico, que comprende codigo de software adaptado para realizar, cuando se ejecuta en un ordenador, el metodo del primer aspecto de la invencion.

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Las ventajas principales del metodo, sistema y programa informatico propuestos se encuentran en que permiten implementar funciones de red basadas en software de manera mas eficaz que con los metodos actuales, porque seleccionan automaticamente la coincidencia optima para el hardware subyacente. Atribuyen funciones de red de manera optima (desde un punto de vista del rendimiento de la red), ofrecen las ventajas de virtualizacion en terminos de comparticion segura de recursos de hardware (evitando el sobre aprovisionamiento) y, al mismo tiempo, tienen en cuenta la vista microscopica de requisitos de las funciones de red. Adicionalmente, posibilitan la automatizacion del ciclo de implementacion, reduciendo los costes para operar toda la red.

Breve descripcion de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y caractensticas se entenderan mas completamente a partir de la siguiente descripcion detallada de realizaciones, con referencia a los dibujos adjuntos que deben considerarse de manera ilustrativa y no limitativa, en los que:

la figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra esquematicamente el sistema del segundo aspecto de la invencion, para una realizacion;

la figura 2 muestra una implementacion de un servicio de conexion en red ofrecido por una red constituida por una agrupacion de HW sobre la que se han asignado funciones de red basadas en SW, y que esta conectada a algunas redes externas, de acuerdo con el metodo del primer aspecto de la invencion, para una realizacion; la figura 3 muestra una representacion grafica de la descripcion microscopica de dos dispositivos de SW; la figura 4 muestra un ejemplo grafico de diseno del servicio de conexion en red obtenido por medio de la asignacion del metodo del primer aspecto de la invencion;

la figura 5a muestra una representacion grafica de la vista microscopica de un nodo;

la figura 5b muestra un ejemplo grafico simplificado de una descripcion de una agrupacion de recursos de HW; la figura 6 es un diagrama de flujo de una secuencia de asignacion para un dispositivo de SW dado, para una realizacion del metodo del primer aspecto de la invencion.

Descripcion detallada de las diversas realizaciones

Tal como se muestra en la Figura 1, el sistema del segundo aspecto de la invencion comprende, para la realizacion ilustrada, un dispositivo informatico (1) encargado de asignar Funciones de Red basadas en SW, implementadas por medio de dispositivos de SW, a recursos de HW espedficos de una agrupacion de HW, que implementa el metodo del primer aspecto de la invencion.

La parte de ejecucion de dicha asignacion esta representada en la Figura 1 por el bloque (5), que esta bajo el control del dispositivo informatico (1).

El sistema usa tres entradas distintas hacia el dispositivo informatico (1), para conseguir la asignacion de dispositivos de SW a recursos de HW:

• Un conjunto de declaraciones (2) de los dispositivos de SW.

• Una Definicion (3) de Diseno del servicio de Conexion en red.

• Una descripcion (4) de una agrupacion de HW.

Cada una de estas entradas puede proporcionarse al dispositivo (1) de asignacion de SW a HW por actores independientes implicados en el proceso:

- Se proporcionan las declaraciones de dispositivo de SW por los vendedores de dispositivos de SW, que describen la cantidad de usuarios, dispositivos, rendimiento, etc. que pueden soportarse en una configuracion de HW espedfica del dispositivo de SW que implementa una Funcion de Red. El vendedor del dispositivo de SW ignora cuales seran los elementos de HW reales donde finalmente se implementara el dispositivo de SW.

- La Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red se proporciona por el Operador de Red, que define su servicio como un conjunto de requisitos en terminos de Funciones de Red a implementar en sus Puntos de Presencia (PoP) y una cantidad de clientes (usuarios, dispositivos, etc.) a los que hay que dar servicio. El operador de red puede anadir restricciones adicionales para algunas de estas funciones de red. Por ejemplo, una de tales restricciones podna imponer que se implementasen capacidades de CDN lo mas cerca posible de los clientes finales a los que hay que dar servicio. Sin embargo, los detalles acerca de los elementos de COTS implementados en un PoP dado y como estan interconectados estan ocultos para el Operador de Red en este proceso.

- La descripcion de la agrupacion de HW se proporciona por un integrador de HW de COTS, que especifica la vista

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microscopica de los componentes de HW implementados en los PoP. Este agente ignora las funciones basadas en SW que podnan implementarse en la agrupacion de HW en el futuro.

Con estas tres entradas, el sistema produce una asignacion de SW a HW (5) que se usa para implementar las Funciones de Red basadas en SW sobre la agrupacion de HW.

El Operador de Red esta eximido de realizar las asignaciones de SW a HW. Los requisitos del nivel de red suministrados por el Operador de Red y las especificaciones proporcionadas por el Vendedor de Dispositivos de SW se combinan por el sistema para implementar los Dispositivos de SW en la mejor localizacion posible en la agrupacion de HW. Estas especificaciones incluyen garantfas de realizacion para un Dispositivo de SW espedfico en un entorno de Virtualizacion y HW determinados. El proceso de asignacion tambien maneja los conflictos y otras situaciones, en las que no es posible la implementacion.

La asignacion de SW a HW producido posibilita que la agrupacion de HW proporcione un servicio de conexion en red dado a un conjunto de puntos de servicio. El servicio de conexion en red puede incluir opcionalmente la provision de un porcentaje de transferencia de datos a redes externas en puntos de transferencia de datos seleccionados. El trafico que fluye en el sentido desde un punto de servicio hacia el punto de transferencia se denomina en el contexto de esta invencion trafico ascendente, mientras que el trafico que fluye en el sentido desde los puntos de transferencia a los puntos de servicio se denomina trafico descendente.

Una implementacion de tal servicio de conexion en red de este tipo se representa en la Figura 2, en la que tal servicio se ofrece a varios Puntos de Servicio (N.° 1...N.0 n) mediante una red constituida por una agrupacion de HW sobre la cual se han asignado funciones de red basadas en SW, y en puntos de transferencia de datos (N.° 1...N.° m) seleccionados para redes externas.

Con la asignacion de SW a HW emitido por el sistema de la invencion, el operador de red implementa un nuevo servicio de conexion en red que convierte de manera eficaz la agrupacion de HW en una red. La red resultante se construye alrededor de las localizaciones geograficas de la agrupacion de HW en las que se implementan varios servidores basandose en componentes del equipo de Venta al Publico Comercial (COTS). Estos servidores estan interconectados dentro de la localizacion a traves de un plano de datos de interconexion local y a otros sitios a traves de interfaces de Red de Area Amplia (WAN).

El servicio de conexion en red resultante se implementa por medio de un conjunto de Funciones de Red, implementadas por un conjunto de dispositivos de software (SW), interconectados como se ordena por el Diseno del servicio de Conexion en red suministrado por el operador de red.

Dedaracion de dispositivo de SW?

Los dispositivos de SW se definen por la funcionalidad implementada, y su rendimiento esperado para los requisitos de HW dados. Estas caractensticas se expresan en una declaracion de dispositivo de SW en forma de una plantilla que incluye:

1. La funcion de red implementada. Si se implementa mas de una funcion por el dispositivo de SW, se incluye la cadena interna de NF (Funciones de Red), expresada en orden de red ascendente, por ejemplo, NF1: NF de BRAS, NF2: NF de CGNAT, NF de cadena implementada: BRAS->CGNAT.

2. Una configuracion de HW recomendada, que especifica:

i. Rendimiento esperado, expresado como el numero maximo de puntos de servicio a los que se sirve, trafico maximo soportado, y cualquier otra cifra de rendimiento relevante para la NF implementada por este dispositivo de SW, que puede manejarse mediante una instancia del dispositivo en esta configuracion de HW.

ii. Una lista de requisitos de HW para implementacion ("requisitos microscopicos"), usando una plantilla en terminos de:

a. Numero y tipo de subprocesos que implementan el dispositivo de SW.

b. Agrupaciones de subprocesos (para propositos de rendimiento, puede ser necesario que el dispositivo de SW ejecute algunos subprocesos en nucleos de procesador que comparten recursos, como memoria cache, etc.).

c. Cantidad de memoria que necesita cada subproceso o grupo y rendimiento con esta memoria.

d. Requisitos de rendimiento para comunicacion entre subprocesos/grupos.

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e. Numero de interfaces manejadas por cada subproceso o grupo (tipo, velocidad de lmea, etc.).

f. Requisitos de rendimiento para el acceso a tarjetas de interfaz por cada subproceso/grupo.

g. Si el dispositivo de SW necesita acceso exclusivo a los recursos se asigna por el sistema de asignacion (por ejemplo, el uso exclusivo de un nucleo, el uso exclusivo de una tarjeta de interfaz) o si los recursos pueden compartirse entre varios dispositivos de SW. Si el dispositivo de SW necesita un uso exclusivo para los recursos asignados (normalmente, los relacionados con el plano de datos de la red), tendra que asignarse a servidores en la agrupacion de HW que proporcionen una vista apropiada de sus recursos (por ejemplo, el hipervisor no oculta los nucleos, procesadores, etc., usados por una parte dada de software que se ejecuta encima del mismo).

h. Requisitos de almacenamiento en disco duro en terminos de tamano y velocidad.

Cada declaracion del dispositivo de SW se proporciona por el desarrollador/vendedor de SW que produce el dispositivo de SW. El mismo vendedor puede proporcionar varias declaraciones de dispositivos de SW si la misma parte de SW que implementa una Funcion de Red consigue cifras de rendimiento diferentes con configuraciones de HW diferentes.

La Figura 3 muestra una representacion grafica de la descripcion microscopica de dos dispositivos de SW que usan letras de a a f para representar variables para los requisitos de HW de cada dispositivo de SW. Cada letra corresponde a un valor correspondiente a una categona de requisito de HW en la plantilla como se ha definido anteriormente usando las mismas letras para cada categona. Por lo tanto, el valor ai hace referencia a un subproceso en el dispositivo de SW, bi hace referencia a una agrupacion de subprocesos (agrupacion de valores ai) tal como se definen por la representacion grafica y asf sucesivamente para el resto de categonas en la plantilla que se muestran en el ejemplo grafico (de a a f).

Todo el conjunto de declaraciones del dispositivo de SW a tener en cuenta por el sistema se alimenta al sistema de asignacion de SW a HW en el conjunto de declaraciones (2) de los dispositivos de SW.

El conjunto de declaraciones de dispositivos de SW puede almacenarse en un repositorio para su uso por el sistema de asignacion de SW a HW, por ejemplo, como archivos XML especificados por una plantilla XSL que refleja una lista de instancias de la plantilla del dispositivo de SW.

Definicion de diseno del servicio de conexion en red:

Un operador de red que desea implementar un servicio de conexion en red que usa la agrupacion de HW y un conjunto de dispositivos de SW debe proporcionar una definicion de Diseno del servicio de Conexion en red al sistema de asignacion de modo que este pueda efectuar la asignacion de SW a HW.

La definicion de Diseno del servicio de Conexion en red se expresa en terminos de una plantilla que incluye:

1. Una caracterizacion del trafico promedio de los puntos de servicio.

La caracterizacion de trafico proporciona valores promedio por punto de servicio al menos para:

- ancho de banda de datos de entrada y salida por punto de servicio.

- tasa promedio de peticiones de control desde el punto de servicio a la agrupacion de HW.

2. La cadena de datos de servicio de conexion en red.

La cadena de datos especifica la lista de Funciones de Red que deben aplicarse al trafico de datos que ingresa a la red desde los puntos de servicio en el sentido ascendente.

Una cadena de datos de ejemplo para un servicio de conexion en red de acceso a Internet podna ser un Punto de Servicio->BRAS->CGNAT->transferencia. La cadena de datos inversa se aplica de manera implfcita al trafico en el sentido inverso.

La primera NF en la cadena de datos despues del punto de servicio se conoce como NF de Borde para el servicio de conexion en red. En el ejemplo anterior, la NF de BRAS es la NF de Borde.

Para cada Funcion de Red en la cadena 2 de datos se proporcionan valores por el operador de red basandose en sus expectativas de comportamiento para el servicio de conexion en red:

- la ganancia de trafico como proporcion del trafico de datos que entra en la funcion de red y el trafico de datos que se emite por la funcion de red.

Como ejemplo, un enrutador de unidifusion tiene una proporcion de 1:1, mientras que un enrutador de multidifusion o un nodo de Red de Suministro de Contenido puede modelarse con una proporcion de 1:N.

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- La proporcion de transferencia.

Esta es el porcentaje del trafico de datos en el sentido ascendente recibido en la Funcion de Red desde los puntos de servicio que se reenvfa hacia los puntos de transferencia. En el caso de un servicio de conexion en red de acceso a Internet tipico, la proporcion de transferencia de la red global podna ser tan alta como el 95%. Si una Funcion de Red espedfica se comporta como horizonte dividido (no se envfa de vuelta el trafico ascendente en la direccion de los puntos de servicio) esta proporcion es del 100 %. Si el trafico de datos desde un punto de servicio se destina a otro punto de servicio en la red, el trafico invertira el sentido a la primera NF que permita invertir el trafico ascendente a trafico descendente (eso significa que la NF tiene una proporcion de transferencia menor del 100 %).

3. Las cadenas de control del servicio de conexion en red

Una cadena de control detalla un conjunto de NF que intercambian trafico de control requerido para un proposito particular espedfico del servicio de conexion en red.

Para un servicio de conexion en red, son posibles varias cadenas de control con diferentes conjuntos de NF implicadas. Por ejemplo, para un servicio de acceso a Internet basado en DHCP de banda ancha, pueden existir 2 cadenas de control:

• Cadena de control N.° 1: NF de BRAS - NF de servidor de DHCP.

Esta cadena de control posibilita el manejo por la agrupacion de HW de las peticiones de DHCP recibidas en los puntos de servicio unidos al BRAS, como parte del servicio de conexion en red que esta dotado de esta Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red.

• Cadena de control N.° 2: NF de BRAS - NF de servidor de RADIUS.

Esta cadena de control posibilita la generacion de peticiones de RADIUS basadas en la actividad de trafico despues de una interrupcion recibida en los puntos de servicio unidos al BRAS, como parte del servicio de conexion en red que esta provisto con esta Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red.

4. La definicion de areas de Funcion de Red (opcional).

Un area de Funcion de Red es un conjunto por NF de localizaciones de la agrupacion de HW de modo que se impone que el trafico desde los puntos de servicio unidos a cualquier localizacion del area de NF dirigido a los puntos de servicio que pertenecen a otras areas de la misma NF se le aplique la Funcion de Red correspondiente en un dispositivo de SW implementado en el area de NF antes de dejar el area de NF.

Como ejemplo, una Definicion de Diseno de servicio de Conexion en red puede definir areas de CGNAT. Cada area de CGNAT es un conjunto de posibles localizaciones para la funcion de CGNAT a aplicar al trafico desde clientes conectados a cualquiera de las localizaciones en el area de CGNAT.

El numero de puntos de servicio cubiertos en un area de NF determina el dimensionamiento de la capacidad agregada de NF que debe implementarse en el area de NF por medio de dispositivos de SW que implementan la NF. La asignacion de los dispositivos de SW a recursos de HW en el area de NF se efectuara como parte del metodo del sistema de asignacion.

Si no se define ningun area de NF, la capacidad agregada para la NF es la unica que da servicio a todos los puntos de servicio unidos a la agrupacion de HW y se considera toda la agrupacion de HW como candidata para la localizacion de los dispositivos de SW que implementan la capacidad de NF agregada.

Mediante una definicion de area de NF apropiada, el operador de red puede excluir las localizaciones espedficas como candidatas para implementar la NF, dejando solo estas localizaciones fuera del area de NF.

5. Un conjunto de condiciones previas sobre la agrupacion de HW con respecto a la colocacion de NF.

Si debido a cualquier polftica de planificacion interna, el operador de red desea influir ademas en la colocacion de NF espedficas en localizaciones espedficas, puede usar una condicion previa que marque la localizacion como "no disponible para NF N.° X".

La Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red para cada NF con condiciones previas incluira una lista de las localizaciones, o clases de localizaciones, afectadas por la condicion previa.

Como ejemplo, la Definicion de Diseno de servicio de Conexion en red puede incluir 2 condiciones previas:

• No disponible para CGNAT: todas las localizaciones en las clases de localizaciones del Centro de Acceso.

• No disponible para la DPI (Inspeccion Profunda de Paquetes): todas las localizaciones en la clase de localizaciones del Grupo de Control.

La descripcion (3) de la agrupacion de HW proporciona una definicion de las clases a las que pertenece cada localizacion en la agrupacion de HW.

Usando las condiciones previas, el operador de red puede limitar, por ejemplo, una NF N.° X que va a implementarse en una localizacion espedfica marcando todas las localizaciones menos una como "no disponible para NF N.° X".

La Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red puede almacenarse, por ejemplo, como archivo XML especificado por una plantilla XSL que refleja la plantilla de Definicion de Diseno del servicio de Conexion en red,

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para su uso por el sistema de asignacion de SW a HW.

La Figura 4 muestra un ejemplo grafico simplificado de un diseno del servicio de conexion en red que implica un BRAS, un DHCP, una DPI, una CGNAT, un cortafuegos, un enrutador y un CGSN (Nodo de Soporte del Servicio de Paquetes de Radio General Combinado).

Descripcion de agrupacion de HW:

La descripcion de agrupacion de HW proporciona una lista detallada de las localizaciones de la agrupacion de HW, proporcionando tanto la vista macroscopica como la microscopica de cada localizacion.

Para cada localizacion en la agrupacion de HW, se proporciona la siguiente informacion en terminos de una plantilla de localizacion:

1. Nombre de localizacion.

Un nombre unico de la localizacion en la agrupacion de HW.

2. Clases de localizacion a las que pertenece esta localizacion.

Por ejemplo, la localizacion pertenece a la clase de localizacion "Centro de Acceso" o cualquier otra clase definida para esta agrupacion de HW.

3. Conexion del plano de datos disponible en la localizacion.

La conectividad interna disponible entre los nodos, los puntos de servicio y los puntos de transferencia en una localizacion se modela como un plano de datos de cualquier punto a cualquier punto de una cantidad dada de ancho de banda de la "placa de conexion" (por ejemplo 100 Gb/s).

4. Numero de puntos de servicio.

El numero de puntos de servicio que se encargan ffsicamente de la conexion del plano de datos de esta localizacion.

Cualquier localizacion que aloja puntos de servicio se conoce como Localizacion de Borde.

5. Numero de puntos de transferencia.

Numero de puntos de transferencia que se encargan ffsicamente de la conexion del plano de datos de esta localizacion.

Cualquier localizacion que aloja puntos de transferencia se conoce como localizacion de Transferencia.

6. Lista de interfaces de WAN que conectan esta localizacion al resto de la agrupacion de HW.

Para cada interfaz se enumerara:

• El Tipo y velocidad de la interfaz de WAN (por ejemplo, Ethernet de 100 Gb/s).

• El modelo de conectividad. O bien de punto a punto (por ejemplo, conexion de WAN de fibra oscura) o bien de punto a multipunto (por ejemplo, IP o interfaz de MPLS).

• Para interfaces de punto a punto, localizacion del mismo nivel. El nombre de la localizacion del punto final de la interfaz de WAN de punto a punto.

7. Lista detallada de servidores en la localizacion (vista microscopica de la localizacion).

Para cada nodo en la localizacion, se enumeran sus recursos ffsicos, usando una plantilla expresada en terminos de:

A. Numero y tipo de procesadores ffsicos proporcionados en la placa. Tambien se incluye el rendimiento en terminos de velocidad de procesamiento.

B. Agrupacion de nucleos de procesador en zocalos y cantidad de memoria cache proporcionada por cada procesador.

C. Cantidad de memoria proporcionada por cada uno de los bancos de memoria. Rendimiento de interconexion entre nucleos de procesador y bancos de memoria.

D. Rendimiento proporcionado por los buses de comunicacion entre zocalos.

E. Numero de tarjetas de interfaz (tipo, velocidad de lmea, etc.).

F. Interconexion entre nucleos de procesador y tarjetas de interfaz. Si esta interfaz se une a una agrupacion espedfica de nucleos de procesador directamente, o no se usa un Puente Sur.

G. Tipo de agrupacion (agrupacion del plano de control o de datos). Los dispositivos de SW que tienen requisitos de rendimiento estrictos (normalmente, los relacionados con el plano de datos de la red), con el fin de evitar una degradacion del rendimiento y permitir un uso exclusivo de los recursos asignados a los mismos, requieren un acoplamiento estricto con los detalles de hardware expuestos en el entorno de

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virtualizacion encima de los que se implementan. El area de la agrupacion de recursos de HW que proporcionan este nivel de detalle de vista de HW, y en el que pueden implementarse funciones de red de ese tipo, se denominara "agrupacion para el plano de datos". Las funciones de red que no tienen requisitos de rendimiento estrictos (normalmente, los relacionados con el plano de control de la red) pueden asignarse a una agrupacion de HW menos rigurosa, denominada "agrupacion para el plano de control" cuando esta disponible, aunque es posible asignarlos a la "agrupacion para el plano de datos" cuando no hay recursos vacantes en la "agrupacion para el plano de control" o incluso si esta agrupacion no existe en absoluto.

El termino "Plano de Control" hace referencia a las Funciones de Red que implementan los procedimientos de control de modo que puede llevarse a cabo un reenvfo de paquetes, y el termino "Plano de Datos" a las Funciones de Red que forman parte del reenvfo de los paquetes de datos que van a transportarse en la red.

La Figura 5a muestra una representacion grafica de la descripcion de vista microscopica de un nodo que usa las letras A a F para representar las variables para sus recursos ffsicos. Cada letra corresponde a un valor que corresponde a una categona de recursos ffsicos en la plantilla de nodo como se definio anteriormente usando las mismas letras para cada categona. Por tanto, el valor A; hace referencia a un procesador en la placa, 13; hace referencia a una agrupacion de procesadores (agrupacion de valores Ai) tal como se define por la representacion grafica y asf sucesivamente para el resto de categonas en la plantilla que se muestran en el ejemplo grafico (de A a F).

La descripcion de agrupacion de HW puede almacenarse, por ejemplo, como un archivo XML especificado por una plantilla XSL que refleja una lista de instancias de la plantilla de localizacion, para su uso por el sistema de asignacion de Sw a HW.

La Figura 5b muestra un ejemplo grafico simplificado de una descripcion de agrupacion de HW, en la que tres localizaciones ffsicas estan interconectadas por una WAN a traves de respectivas Interfaces de Conexion del Plano de Datos, comprendiendo cada localizacion ffsica un grupo de procesos que incluye n nodos computacionales, y un grupo de almacenamiento que incluye una pluralidad de dispositivos de almacenamiento (memorias y/o unidades de disco duro).

Metodo de asignacion de SW a HVV:

El metodo de asignacion de SW a HW usa tanto la vista macroscopica como la microscopica que se definen por las tres entradas al sistema:

• La vista macroscopica se define por:

° Las cifras de macro rendimiento de los dispositivos de SW.

° El macro diseno del servicio de conexion en red a proporcionar como se especifica en la Descripcion de Diseno de servicio de Conexion en red.

° La macro vista de las localizaciones tal como se especifica en la descripcion de agrupacion de HW.

• La vista microscopica tal como se define por:

° Los micro requisitos de los dispositivos de SW.

° La micro vista de las localizaciones tal como se especifica en la descripcion de agrupacion de HW.

Con un conjunto dado de entradas al sistema, son posibles muchos grados de libertad para conseguir la asignacion de SW a recursos de HW del grupo. Por lo tanto, el metodo de asignacion de SW a HW se ejecuta para hallar una solucion de manera iterativa caracterizada por el hecho de que, en puntos discretos en la logica del algoritmo, y para proceder eventualmente, se obliga a realizar la siguiente "secuencia de asignacion" de eventos tal como se muestra en el diagrama de flujo de la realizacion de la Figura 6:

• seleccionar una localizacion candidata para algun dispositivo de SW que implementa una funcion de red dada que va a implementarse basandose en la vista macroscopica, y, si hay una localizacion candidata, a continuacion,

• si anteriormente el metodo ha asignado otros dispositivos de SW a esta localizacion, realizar la clasificacion de todo el conjunto de dispositivos de SW para esta localizacion, incluyendo el nuevo que va a asignarse, comenzando con aquellos con micro requisitos mas restrictivos en el sentido de que requieren un mayor numero de grupos de nucleos que residen en el mismo zocalo ffsico y con acceso exclusivo a tarjetas de E/S, y a continuacion,

• comprobar en orden la disponibilidad de recursos de HW en la localizacion seleccionada, contrastando los micro requisitos de los dispositivos de SW con la micro descripcion de la localizacion, y a continuacion,

• si hay suficientes recursos de HW, y, si el dispositivo de SW requiere uso exclusivo de los recursos, marcar estos

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recursos como usados exclusivamente de modo que ya no esten disponibles para asignaciones posteriores, o, si los dispositivos de SW permiten un uso compartido de los recursos, marcar estos recursos como usados en modo compartido (esta etapa no se muestra en el diagrama de flujo), y a continuacion

• si hay todavfa un dispositivo de SW pendiente de asignar, dirigirse a la etapa indicada anteriormente de comprobacion de recursos de HW y realizar las etapas siguientes a dicha comprobacion;

• cuando ya no hay mas dispositivos de SW pendientes, volver a la logica global del algoritmo, este retorno tambien se realiza si la seleccion de una localizacion candidata no puede realizarse porque no hay ninguna localizacion candidata disponible, y tambien si no hay suficientes recursos de HW.

Se consideraran solo los servidores en la localizacion seleccionada que son adecuados para cada dispositivo de SW como servidores candidatos. La elegibilidad de un servidor como objetivo candidato para un dispositivo de SW dependera del detalle de la vista requerido por la declaracion del dispositivo de SW.

La logica del algoritmo comenzara aplicando las condiciones previas y la particion disponible en el diseno de servicio de conexion en red para tener en cuenta una reduccion de complejidad del problema restante despues de su aplicacion. Para la asignacion de funciones de red a recursos de HW con varias posibles opciones, la logica del algoritmo sera tal que optimiza algunos criterios (por ejemplo, el ancho de banda de WAN, los recursos de HW usados, el numero de localizaciones usadas) para un servicio de conexion en red dado. El operador de red es libre de prever y usar la logica que mejor se adapte a sus necesidades. Como parte de sus iteraciones, el algoritmo realizara "secuencias de asignacion" tal como se ha descrito anteriormente bien para realizar asignaciones finales o para realizar asignaciones tentativas temporales como parte de su comportamiento iterativo. El algoritmo iterara hasta que se halle una asignacion que cumpla con todos los requisitos. Si no se halla ninguna asignacion valida despues de un conjunto predefinido de iteraciones, el metodo concluye con una condicion de error, indicando que no hay suficientes recursos disponibles en la agrupacion de HW.

A continuacion, se describe una realizacion del metodo del primer aspecto de la invencion, dicha realizacion que define un metodo de ejemplo para asignar funciones de red basadas en SW a recursos de HW de una agrupacion es un proceso iterativo que se describe en las siguientes fases:

1. Asignacion de NF de borde.

En esta etapa se comprueba si todas las Localizaciones de Borde tienen los recursos de HW para alojar la capacidad agregada de la NF de Borde requerida en cada Localizacion de Borde.

La capacidad agregada de la NF de Borde en cada Localizacion de Borde requerida depende del numero de puntos de servicio encargados de la Localizacion de Borde espedfica. Para comprobar la disponibilidad de recursos de HW, el sistema prueba los dispositivos de SW del conjunto de declaraciones de dispositivos de SW que implementan la NF de Borde que proporcionan un rendimiento que esta por encima de la capacidad agregada de la NF de Borde requerida en la Localizacion de Borde, comenzando con el dispositivo de SW con la menor cifra de rendimiento.

Una vez que se halla una coincidencia entre un dispositivo de SW que implementa la NF de Borde y se hallan recursos de HW disponibles, los sistemas registran la asignacion y marcan los recursos de HW como usados. Si no se halla ninguna coincidencia para alguna Localizacion de Borde, el metodo termina con una condicion de error.

2. Asignacion de NF de cadena de datos.

En esta fase, para cada NF en la cadena de datos, en orden y comenzando con la NF siguiente a la NF de Borde en la cadena de datos, y para cada area definida para esa nF, se efectuan las siguientes etapas:

i. La capacidad agregada para la NF en el area de NF se calcula a partir del numero de puntos de servicio que se encargan de localizaciones del area de NF y sus caractensticas de trafico para el servicio de conexion en red.

ii. Si la NF tiene una ganancia de trafico por encima de una proporcion de 1:1 o si la NF tiene una proporcion de transferencia pequena (siendo el umbral pequeno un valor configurable), se selecciona el dispositivo de SW con la menor cifra de rendimiento para esa NF (dispositivo de SW mmimo para la NF) y el sistema intenta asignar los recursos usando ese dispositivo de SW mmimo comenzando con las localizaciones que estan mas cerca de la localizacion que aloja la NF anterior en la cadena de datos para esa area de NF. Se asignan tantos dispositivos de SW mmimos como se requiera hasta que se alcanza la capacidad agregada para la NF en el area de NF. Si los recursos para asignar los dispositivos de SW mmimos no estan disponibles considerando todas las posibles de SW mmimos no estan disponibles considerando todas las posibles localizaciones en el area de NF, el metodo termina con una condicion de error. Si, como resultado de esta etapa, varios dispositivos de SW mmimos terminan asignandose a la misma localizacion y la suma de sus cifras de rendimiento esta por encima del rendimiento de otro dispositivo de SW que implementa la NF, el sistema descompone la suma de rendimientos haciendo uso de una mezcla de instancias de este nuevo dispositivo de SW y el dispositivo de SW mmimo para esta NF. Si no

iii. Si la NF tiene una proporcion de transferencia por encima del umbral, se 20 selecciona el dispositivo de SW con la menor cifra de rendimiento que selecciona el dispositivo de SW con la menor cifra de rendimiento

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que esta por encima de la capacidad agregada del area de NF. El sistema intenta asignar recursos usando ese dispositivo de SW comenzando con la localizacion que esta mas lejos de la localizacion que aloja la NF anterior en la cadena de datos para esa area de NF. Si no hay recursos de HW disponibles suficientes en esta localizacion, el sistema itera esta comprobacion con localizaciones mas cercanas a la NF anterior. Si se halla una localizacion con recursos disponibles, se selecciona y se asigna. Si no se halla ninguna localizacion, el sistema divide el area de NF en areas de NF mas pequenas y aplica de nuevo las etapas de esta fase para esta NF. Si no es posible ninguna subdivision y no es posible ninguna asignacion, el metodo termina con una condicion de error.

3. Asignacion de NF de Cadenas de Control.

En esta fase, para cada Cadena de Control, y para cada NF en la cadena de control, en orden y comenzando con la NF que es la siguiente a la NF de Borde en la cadena de control, y para cada area definida para esa NF, se efectuan las siguientes etapas:

i. Se calcula la capacidad agregada para la NF en el area de NF a partir del numero de puntos de servicio que se encargan en localizaciones del area de NF y sus caractensticas de trafico para el servicio de conexion en red con respecto a la tasa promedio de peticiones de control del punto de servicio.

ii. Se selecciona el dispositivo de SW con la menor cifra de rendimiento que esta por encima de la capacidad agregada del area de NF. El sistema intenta asignar los recursos usando ese dispositivo de SW comenzando con la localizacion que esta mas lejos de la localizacion que aloja la NF anterior en la cadena de control para esa area de NF. Si no hay suficientes recursos de HW disponibles en esta localizacion, el sistema itera esta comprobacion con localizaciones mas cercanas a la NF anterior. Si se halla una localizacion con recursos disponibles, se selecciona y se asigna. Si no se halla ninguna localizacion, el sistema divide el area de NF en areas de NF mas pequenas y aplica de nuevo las etapas de esta fase para esta NF. Si no es posible ninguna subdivision y no es posible ninguna asignacion, el metodo se termina con una condicion de error.

Un experto en la materia puede realizar cambios y modificaciones a las realizaciones descritas en el presente documento sin apartarse del alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo implementado por ordenador para proporcionar un servicio de conexion en red, que comprende asignar funciones de red basadas en software a recursos de hardware, en el que dichos recursos de hardware estan incluidos en una agrupacion de recursos de hardware, estando el metodo caracterizado porque dicha asignacion se realiza de manera dinamica sobre recursos no atribuidos de dicha agrupacion de recursos de hardware y basandose al menos en la siguiente informacion:

• restricciones espedficas del hardware para soportar cada una de dichas funciones de red basadas en software, en el que:

■ dichas funciones de red basadas en software se implementan mediante dispositivos de software, implementando cada uno al menos una funcion de red basada en software;

■ dicha informacion espedfica de restricciones de hardware se proporciona por medio de declaraciones de dispositivos de software que incluyen informacion con respecto a la funcion o funciones de red implementada(s) y al menos una configuracion espedfica de hardware recomendada para la implementacion de la(s) misma(s); y

■ dichas restricciones de hardware se refieren al menos a requisitos de hardware y al rendimiento esperado para al menos dicha configuracion espedfica de hardware para soportar cada funcion de red basada en software de cada dispositivo de software, en el que dichos requisitos de hardware incluyen alguna o toda de la siguiente informacion:

- el numero y tipo de subprocesos que implementan el dispositivo de software;

- las agrupaciones de subprocesos;

- la cantidad de memoria que necesita cada subproceso o grupo y rendimiento con esta memoria;

- los requisitos de rendimiento para la comunicacion entre subprocesos/grupos;

- el numero y caractensticas de las interfaces manejadas por cada subproceso o grupo;

- los requisitos de rendimiento para el acceso a tarjetas de interfaz por cada subproceso/grupo;

- si el dispositivo de software necesita acceso exclusivo a los recursos de hardware se asigna mediante dicha asignacion o si los recursos de hardware pueden compartirse entre varios dispositivos de software;

y

- los requisitos de almacenamiento en disco duro en terminos de tamano y velocidad;

• requisitos de red de al menos un diseno del servicio de conexion en red definido para un servicio que hace uso de dicha agrupacion de recursos de hardware y de al menos parte de dichas funciones de red basadas en software; y

• una descripcion del hardware de los recursos de hardware incluidos en la agrupacion de recursos de hardware, en el que la agrupacion de recursos de hardware comprende una pluralidad de localizaciones, que proporcionan informacion respecto a las localizaciones de la agrupacion de recursos de hardware en una vista macroscopica y microscopica de cada localizacion, incluyendo:

■ a un nivel macroscopico para cada localizacion: lista de nombres de localizacion de nodos computacionales y rendimiento de plano de datos entre dichos nodos computacionales; y

■ a un nivel microscopico una descripcion detallada de cada nodo computacional respecto a:

- numero y tipo de procesadores ffsicos proporcionados en una placa de circuito del nodo computacional;

- rendimiento en terminos de velocidad de procesamiento de los procesadores ffsicos;

- agrupacion de nucleos de procesador en zocalos y cantidad de memoria cache proporcionada por cada procesador;

- cantidad de memoria proporcionada por cada uno de varios bancos de memoria, y rendimiento de la interconexion entre nucleos de procesador y bancos de memoria;

- rendimiento proporcionado por los buses de comunicacion entre zocalos;

- numero y caractensticas de tarjetas de interfaz;

- interconexion entre nucleos de procesador y tarjetas de interfaz, incluyendo informacion con respecto a si cada interfaz esta unida a una agrupacion espedfica de nucleos de procesador directamente o no;

y

- tipo de la agrupacion de recursos de hardware: agrupacion del plano de control o de datos,

en el que dicha asignacion se realiza en la forma de una secuencia de eventos ejecutando de manera iterativa un algoritmo que incluye puntos logicos y discretos; y

en el que dicha cantidad de memoria que cada subproceso o grupo necesita y el rendimiento con esta memoria, dichos requisitos de rendimiento para comunicacion entre subprocesos/grupos, dicho numero y caractensticas de interfaces gestionadas por cada subproceso o grupo y dichos requisitos de rendimiento para el acceso a tarjetas de

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interfaz por cada subproceso/grupo, incluida como parte de dichos requisitos de hardware, se asignan a correspondientes capacidades de HW de los nodos computacionales.
2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha informacion espedfica de restricciones de hardware se proporciona sin tener en cuenta la informacion acerca de dicha agrupacion de recursos de hardware y dicha informacion de descripcion de hardware se proporciona sin tener en cuenta la informacion acerca de dichas funciones de red basadas en software.
3. El metodo de la reivindicacion 1, en el que dicho rendimiento esperado se refiere a al menos uno de, la cantidad maxima de usuarios soportados, el numero maximo de dispositivos soportados, el numero maximo de puntos de servicio a los que se sirve y el rendimiento maximo soportado.
4. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos requisitos de red se refieren a al menos funciones de red basadas en software que van a implementarse en Puntos de Presencia y la cantidad de clientes a los que se necesita servir.
5. El metodo de la reivindicacion 4, en el que dichos requisitos de red se proporcionan sin tener en cuenta la informacion acerca de los elementos de hardware implementados en un Punto de Presencia dado.
6. El metodo de la reivindicacion 4 o 5, en el que dichos requisitos de red se proporcionan por medio de una definicion de diseno del servicio de conexion en red con requisitos topologicos, requisitos de rendimiento para cada funcion de red basada en software y requisitos de conectividad entre dichas funciones de red basadas en software.
7. El metodo de la reivindicacion 6, en el que dicha definicion de diseno de servicio de conexion en red incluye informacion relativa a al menos uno de:

- caracterizacion del trafico promedio de los puntos de servicio;

- cadena de datos del servicio de conexion en red, detallando las funciones de red basadas en software que deben aplicarse al trafico de datos que ingresa a la red desde los puntos de servicio en el sentido ascendente;

- cadenas de control del servicio de conexion en red, detallando cada una un conjunto de funciones de red basadas en software que intercambian trafico de control requerido para un proposito particular espedfico del servicio de conexion en red;

- definicion de areas de funcion de red, donde cada area de funcion de red es un conjunto de localizaciones por funcion de red de la agrupacion de recursos de hardware; y

- un conjunto de condiciones previas sobre la agrupacion de recursos de hardware relativas a la colocacion de funciones de red basadas en software.
8. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha agrupacion de recursos de hardware comprende:

una pluralidad de nodos computacionales implementados a traves de varias localizaciones ffsicas, donde cada localizacion se especifica por los componentes de su nodo computacional a un nivel o vista microscopico o de arquitectura informatica, y

un esquema por el cual estos nodos computacionales estan interconectados entre sf tanto dentro de la localizacion como a otras localizaciones con conexiones correspondientes, a un nivel o vista macroscopico o de red.
9. El metodo de la reivindicacion 1, en el que dicha secuencia de eventos se realiza segun las siguientes etapas:

• seleccionar una localizacion candidata para la asignacion de al menos un nuevo dispositivo de software que implementa una funcion de red basada en software dada a implementar basandose en la vista macroscopica, y a continuacion,

• si el metodo ha asignado anteriormente otros dispositivos de software a dicha localizacion candidata seleccionada, realizar la clasificacion de todo un conjunto de dispositivos de software para esta localizacion, incluyendo dicho nuevo dispositivo de software a asignar, comenzando con aquellos con requisitos mas restrictivos, en una vista microscopica, y a continuacion,

• comprobar en orden la disponibilidad de recursos de hardware en la localizacion candidata seleccionada, contrastando, de acuerdo con dicha vista microscopica, los requisitos de los dispositivos con la descripcion de uno o varios nodos computacionales microscopicos, de modo que se satisfacen la memoria y el rendimiento requeridos, los procesadores, las interfaces de red mediante dicho hardware; y a continuacion

• si hay suficientes recursos de hardware y si el dispositivo de software requiere un uso exclusivo de los recursos de hardware, marcar estos recursos de hardware como usados exclusivamente de modo que ya no estan disponibles para asignaciones posteriores, o, si los dispositivos de software permiten un uso compartido de los recursos de hardware, marcar estos recursos de hardware como usados en modo compartido.
10. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende implementar dicho servicio de conexion en red constituyendo al menos una red con los recursos de hardware a los que se asignan las funciones de red basadas en software, y la interconexion de las mismas.

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11. Un sistema para proporcionar un servicio de conexion en red, que comprende una agrupacion de recursos de hardware y un dispositivo informatico que tiene acceso a dicha agrupacion de recursos de hardware y a funciones de red basadas en software, donde dicho dispositivo informatico implementa un metodo para proporcionar un servicio de conexion en red que comprende asignar funciones de red basadas en software a recursos de hardware de dicha

10 agrupacion de recursos de hardware, estando el sistema caracterizado porque dicho dispositivo informatico implementa el metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
12. Un producto de programa informatico, que comprende codigo de software adaptado para realizar, cuando se ejecuta en un ordenador, el metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.