Protocollo di control plane

Dopo aver mostrato il funzionamento dell’OSRoutingManager, in questa sezione si presenterà il protocollo di comunicazione tra ControllerClient e ControllerService che porta al suo utilizzo. Rispetto alla descrizione qualita- tiva data nella presentazione generale della soluzione, si riporteranno i passi specifici che portano alla configurazione di un percorso caratterizzato da rou- ting a livello di sistema operativo.

Il protocollo è sempre iniziato dal ControllerClient che intende comunicare con un altro nodo della rete, che tramite l’invio di un messaggio di tipo

OS_ROUTING_REQUEST contenente:

• RampId del nodo destinazione. • La durata desiderata del percorso. • Selettore di percorso.

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richiede al ControllerService di scoprire un nuovo percorso valido che rispetti i requisiti specificati. Il risultato finale del protocollo consiste nell’otteni- mento di un routeId e del percorso associato per raggiungere la destinazione.

Figura 37 - Diagramma temporale del protocollo di configurazione del percorso.

Alla ricezione della richiesta il ControllerService estrae dal messaggio le informazioni sopra riportate, genera un nuovo routeId che identificherà il per- corso bidirezionale e quindi calcola le strade di andata e di ritorno in accordo al selettore di percorso indicato. L’algoritmo relativo a tale operazione è mo- strato nell’elenco seguente:

1. ApplicationRequirements applicationRequirements =

2. requestMessage.getApplicationRequirements();

3. OsRoutingTopologyGraphSelector pathSelector = osRoutingPathSelector;

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5. requestMessage.getPathSelectionMetric();

6.

7. if (pathSelectionMetric != null) {

8. if (pathSelectionMetric == PathSelectionMetric.BREADTH_FIRST)

9. pathSelector = new BreadthFirstOsRoutingPathSelector(topologyGraph);

10. else if (pathSelectionMetric == PathSelectionMetric.FEWEST_INTERSECTIONS)

11. pathSelector =

12. new FewestIntersectionsOsRoutingPathSelector(topologyGraph);

13. else if (pathSelectionMetric == PathSelectionMetric.MINIMUM_NETWORK_LOAD)

14. pathSelector =

15. new MinimumNetworkLoadOsRoutingPathSelector(topologyGraph);

16. }

17. System.out.println("ControllerService: first OS routing path request for

18. node ID" + clientNodeId + ", selecting a path");

19. 20. /*

21. * Generating the routeID

22. */

23. int routeId = ThreadLocalRandom.current().nextInt();

24. while (routeId == GenericPacket.UNUSED_FIELD ||

25. forwardOsRoutingPaths.containsKey(routeId)) {

26. routeId = ThreadLocalRandom.current().nextInt();

27. }

28.

29. boolean aborted = false;

30.

31. OsRoutingPathDescriptor oSRoutingForwardPath =

32. pathSelector.selectPath(clientNodeId, destNodeId, 33. applicationRequirements, forwardOsRoutingPaths);

34.

35. OsRoutingPathDescriptor oSRoutingBackwardPath = null;

36. if (pathSelectionMetric == PathSelectionMetric.FEWEST_INTERSECTIONS) {

37. OsRoutingPathDescriptor reversePath =

38. pathSelector.reversePath(oSRoutingForwardPath);

39.

40. Map<Integer, OsRoutingPathDescriptor> candidateBackwardOsRoutingPaths =

41. new ConcurrentHashMap<>(backwardOsRoutingPaths);

42.

43. candidateBackwardOsRoutingPaths.put(routeId, reversePath);

44.

45. oSRoutingBackwardPath =

46. pathSelector.selectPath(destNodeId, clientNodeId, 47. applicationRequirements, candidateBackwardOsRoutingPaths);

48. } else if(oSRoutingForwardPath != null) {

49. oSRoutingBackwardPath = pathSelector.reversePath(oSRoutingForwardPath);

50. }

Elenco 2 - Algoritmo di calcolo del percorso effettuato dal ControllerService.

I percorsi di andata e di ritorno sono contenuti in un due oggetti distinti appartenenti alla classe OsRoutingPathDescriptor riportati in linea 21 e in linea 35, contenenti:

• La lista completa di rampId dei nodi che compongono il percorso, inclusa la sorgente.

• La lista completa degli indirizzi IP degli hop che serviranno per configurare i segmenti intermedi.

• L’indirizzo IP sorgente del percorso. • L’indirizzo IP destinazione del percorso.

Ora che i percorsi sono stati correttamente individuati, il Controller Service si occupa di inviare un messaggio di tipo OS_ROUTING_ADD_ROUTE sia

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al nodo sorgente del percorso di andata che a al nodo sorgente di quello di ritorno, finalizzati all’impostazione del primo segmento nelle due direzioni. Tale messaggio contiene:

• Indirizzo IP sorgente. • Indirizzo IP del primo hop. • Indirizzo IP destinazione. • RouteId.

Si è deciso di contattare per primi i nodi mittente e ricevente per valutare sin da subito la fattibilità del percorso. Le richieste di tipo OS_ROU-

TING_ADD_ROUTE sono infatti di tipo sincrono e prevedono in risposta un

messaggio di tipo OS_ROUTING_ACK in caso di operazione completata con successo o di tipo OS_ROUTING_ABORT in caso di errore. Se già in questa fase si ricevesse un messaggio di errore non avrebbe senso scomodare i nodi intermedi data l’impossibilità di creazione del percorso. Una volta ricevuta la richiesta, il Controller Client invoca la funzione addRoute dell’OsRouting-

Manager come mostrato nella sezione precedente e a seconda dell’esito

dell’operazione invia in messaggi di risposta appena menzionati.

Assumendo che tutto sia andato a buon fine e che il primo segmento del percorso di andata e di quello di ritorno siano stati correttamente configurati, il Controller Service procede all’invio di un messaggio di tipo OS_ROU-

TING_ADD_ROUTE per tutti i nodi intermedi del percorso di andata e del

percorso di ritorno. Come già detto, tutte queste richieste sono sincrone e in caso di messaggio OS_ROUTING_ABORT l’intero protocollo viene inter- rotto. Per i nodi intermedi il messaggio di richiesta contiene le seguenti infor- mazioni:

• Indirizzo IP sorgente.

• Indirizzo IP dell’hop successivo. • Indirizzo IP destinazione.

• RouteId.

Una volta terminata la distribuzione di tutte le istruzioni necessarie alla con- figurazione dell’intero percorso in ambo le direzioni, il ControllerService at- tua la fase conclusiva del protocollo notificando a tutti i nodi l’avvenuta crea- zione inviando:

91 • Al nodo richiedente il calcolo del percorso un messaggio di tipo

OS_ROUTING_PULL_RESPONSE contenente l’oggetto OsRouting- PathDescriptor del percorso di andata e il routeId.

• Al nodo destinazione un messaggio di tipo OS_ROU-

TING_PUSH_RESPONSE contenente l’oggetto OsRoutingPathDe- scriptor del percorso di ritorno e il routeId.

• A tutti i nodi intermedi del percorso di andata e di ritorno un messag- gio di tipo OS_ROUTING_PUSH_RESPONSE contenente la durata del percorso e il routeId.

Durante tutto il protocollo in caso di errore dovuto al ControllerService o alla ricezione di un messaggio OS_ROUTING_ABORT, il Controller invia un messaggio di controllo di tipo OS_ROUTING_DELETE_ROUTE a tutti quei nodi che durante il protocollo hanno correttamente configurato un segmento in modo da rimuovere tutte le informazioni relative ad esso e invia un mes- saggio al nodo richiedente un messaggio di controllo OS_ROU-

TING_PULL_RESPONSE con routeId con valore -1.