A simulative study on dynamic microservice placement performance

One of the most popular technologies, that drew much attention of network operators in recent years, is Network Function Virtualization (NFV). By using virutalization techniques NFV decouples dedicated hardware equipment in the network from the network functions running on top of them. On top of the NFV infrastructure runs Virtual Network Functions (VNFs), which are the processes that implement network functions. Following the concept of service chaining, for the service provider to provide a specific service to customers, VNFs need to be chained together in a specific order to form a Service Chain (SC). Recently a new software architecture called Microservices architecture has emerged. Microservices basic idea is to decompose VNFs into smaller lightweight components to enable faster software development and feature upgrades. These smaller components give higher efficiency when it is needed to scale applications as well as better fault tolerance. Previous studies have investigated how microservices can help in reducing CPU resource consumption while others investigated the different overheads that can be experienced in both VNF applications and microservice applications. The decision to migrate to microservices is not an easy decision. We address this aspect by examining and comparing the performance between VNFs and microservices. Considering the constraints on link bandwidth and node capacity we investigate the performance taking into account different metrics, including blocking probability, latency violations as well as CPU consumed. Results show that VNFs have higher blocking probability due to significantly higher node blocking but still maintain less latency violations than microservices. Also, enforcing more consolidation in the network will achieve less link blocking in microservices than in VNFs, nonetheless, VNFs have a slightly better performance in terms of number of NFV nodes activated.

Una delle tecnologie piú popolari, che negli ultimi anni ha attirato molta attenzione degli operatori di rete, é la Network Function Virtualization (NFV). Utilizzando tecniche di virutalizzazione, NFV disaccoppia le apparecchiature hardware dedicate nella rete dalle funzioni di rete in esecuzione su di esse. Oltre all’infrastruttura NFV vengono eseguite le funzioni di rete virtuale (VNF), che sono i processi che implementano le funzioni di rete. Seguendo il concetto di concatenamento di servizi, affinché il fornitore di servizi fornisca un servizio specifico ai clienti, le VNF devono essere concatenate insieme in un ordine specifico per formare una catena di servizi (SC). Recentemente é emersa una nuova architettura software chiamata architettura Microservices. L’idea di base dei microservizi é quella di scomporre i VNF in componenti leggeri piú piccoli per consentire uno sviluppo software piú rapido e aggiornamenti delle funzionalitá. Questi componenti piú piccoli offrono una maggiore efficienza quando si desidera scalare le applicazioni e una migliore tolleranza ai guasti. Studi precedenti hanno esaminato il modo in cui i microservizi possono aiutare a ridurre il consumo di risorse della CPU, mentre altri hanno studiato i diversi sovraccarichi che possono essere riscontrati sia nelle applicazioni VNF che nelle applicazioni di microservizi. La decisione di migrare ai microservizi non é una decisione facile. Affrontiamo questo aspetto esaminando e confrontando le prestazioni tra VNF e microservizi. Considerando i vincoli sulla larghezza di banda del collegamento e sulla capacitá del nodo, esaminiamo le prestazioni tenendo conto di diverse metriche, tra cui la probabilitá di blocco, le violazioni della latenza e il consumo di CPU. I nostri risultati mostrano che le VNF hanno una maggiore probabilitá di blocco a causa di un blocco dei nodi significativamente piú elevato, ma mantengono comunque meno violazioni della latenza rispetto ai microservizi. Inoltre, l’applicazione di un maggiore consolidamento nella rete consentirá di ridurre il blocco dei collegamenti nei microservizi rispetto ai VNF, ma nonostante ció i VNF hanno prestazioni leggermente migliori in termini di numero di nodi NFV attivati.