Cisco ACIとOpenStack連携と今後の展望　ネットワンシステムズ株式会社　荒牧大樹様

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あゆみつちた
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1 Cisco ACI と OpenStack 連携と今後の展望 2015 年 1 月 26 日ネットワンシステムズ株式会社第 2 応用技術部荒牧大樹

2 今回の論文の要旨 CPU 使用率が 70% 超えたら仮想マシンを拡張クラウド基盤メモリ利用率が 50% 超えたら仮想マシンのメモリを増やそうストレージ容量が 70% 超えたらストレージを拡張しよう NW の視点が抜け落ちている ACI と OpenStack を利用して NW を意識したクラウド基盤の構築 1

3 今回の論文の概要 OpenStack L2/L3 連携 Cisco ACI 仮想マシンの配置仮想マシンの再配置仮想マシンの拡張縮小 2

4 ヘルススコアをクラウド基盤で利用するメリット仮想マシンの配置仮想マシンの再配置仮想マシンの拡張縮小仮想マシンに信頼性が必要とされる場合はヘルススコアの高いホストを選択する閾値以下のホストには仮想マシンを配置しないヘルススコアが低下すると新規仮想マシンを作成してトラフィックをより良い仮想マシンに振るホストの状況が悪化した場合に自動的に仮想マシンの再配置を行う自動化サービス品質の確保予防措置 3

5 OpenStack について OpenStack はオープンソースの IaaS/PaaS 基盤を構築するソフトウェアです OpenStack は各種モジュールが集まって構成されています今回は NW(Neutron) Compute(Nova) 計測 (Ceilometer) 自動化 (Heat) を利用しますダッシュボード (Horizon) ネットワーク (Neutoron) コンピュート (Nova) 計測 (Ceilometer) 自動化 (Heat) ネットワーク仮想化計測テンプレート Cisco NEC KVM VMware CPU Memory HOT VMware BigSwitch Xen Hyper-V Disk NW Cloud Formation 4

ネットワークノード Public eth1 br-ex DHCP サーバー (qdhcp)

7 Neutron の機能 OpenStack で NW 部分は Neutron が担当していますルーター機能やスイッチ機能等の様々な NW 機能を提供しています Public コンピュートノードネットワークノード Public eth1 br-ex DHCP サーバー (qdhcp) 仮想ルーター (qrouter) br-int br-tun eth0 br-int br-tun eth0 6

8 Neutron と ML2 Neutron は 3rd Party と連携する場合は Plugin を利用します各種 Plugin が提供されていましたが復数のベンダードライバーを取り扱え無いため現在は ML2 の層を追加して ACI は ML2 のドライバーとして提供されていますホスト OVS Driver Neutron ML2 APIC Driver OVS Agent APIC OVS Leaf 7

9 ACI と OpenStack の連携機能 OpenStack では Cisco ACI 用に ML2 のドライバーが提供されており OpenStack 上で NW を作成 Router の作成を行うと ACI ファブリック上に対応した EPG/Contract が作成されます 8

10 ACI 連携現状の問題点 Floating IP の割り当てが出来ない ACI Fabric が NAT 対応していないため OpFlex で NAT の概念が無いため今後春に向けて対応予定との事 Metadata Proxy への対応がない OpenStack の仮想マシンは起動時にへのアクセスを試みますがこれを ACI 側でリダイレクトする必要があります ACI の Default Gateway は Metadata Proxy 機能が無い 9

11 L2/L3 機能への今後の期待 ACI 連携時の現状のメリット Default GW の冗長性確保 HW によるトラフィックの処理今後の期待 Group Policy の連携 Service Graph の連携 (Service Chain) Floating IP/Metadata Proxy への対応 10

12 OpenStack と Group Policy の連携 Group Policy で作成された Policy は ACI に反映されます仮想マシンは起動時に EPG に紐付けられた NW に接続すると Policy が適用されます 11

スイッチのポートのヘルススコアに従って配置が出来るか検討しました Nova Scheduler

14 Nova のスケジューラーとヘルススコア Nova で仮想マシンを配置するときには Filter Scheduler 利用されますこれをホストが接続されている Leaf スイッチのポートのヘルススコアに従って配置が出来るか検討しました Nova Scheduler ヘルススコア (98) Leaf スイッチヘルススコア (50) 優先的に仮想マシンを配置ホストホスト 13

15 ヘルスコアを使った仮想マシン配置の利用例信頼性が必要とされる場合は Health Score の高いホストを選択する閾値以下のホストには仮想マシンを配置しないヘルススコア (98) Leaf スイッチヘルススコア (50) ヘルススコア (98) Leaf スイッチヘルススコア (50) 信頼性が必要な仮想マシンホストホストホストホスト 14

16 ACI のヘルススコアについて ACI はファブリック全体からポートに至るまでの様々な要素を加味してのヘルススコアを付けます 15

17 Nova のスケジューラーについて Nova は仮想マシンの配置に Filter Scheduler を利用します Filter Scheduler は指定したフィルターをかけて必要なホストを絞りますその後重み付けを行い最後の一台を選んで仮想マシンを配置します 16

18 Utilization Based Scheduling Utilization Based Scheduling は Icehouse から導入された仕組みでホストの動的値を元にスケジューリングを行うことが可能ですホストは定期的に値をスケジューラーにレポートしてスケジューラーはそれを元にホストを選択します 2 レポートされた値を元にフィルター / Weight 処理 Filter スケジューラー 1 指定の Python Script を実行して定期的にホスト情報をレポートホスト A ホスト B ホスト C Python Script 17

Utilization Based Scheduling と ACI のヘルススコア今回は APIC からホストが接続されている Leaf ポートから Health Score を取得する Python のスクリプトを書いてスケジューラに反映させました import json import requests from nova.

19 Utilization Based Scheduling と ACI のヘルススコア今回は APIC からホストが接続されている Leaf ポートから Health Score を取得する Python のスクリプトを書いてスケジューラに反映させました import json import requests from nova.compute import monitors class APICController(object): def init (self, apic_ip): self.base_url = ' + apic_ip + '/api/' def login(self, name, pwd): name_pwd = json.dumps( {'aaauser': {'attributes': {'name': name, 'pwd': pwd}}}) login_url = self.base_url + 'aaalogin.json' post_response = requests.post(login_url, data=name_pwd, verify=false) # get token from login response structure auth = json.loads(post_response.text) 18

が選択される Weighed [WeighedHost [host: osp5com01.noslab.com, weight: 1.

20 結果通常はメモリの空き容量が大きいホストが選択される所が ACI のヘルススコアがより良いホストへ仮想マシンが優先的に配置された事が確認されました Filtered [(osp5com01.noslab.com, osp5com01.noslab.com) ram:38977 disk:8192 io_ops:0 instances:3, (osp5com02.noslab.com, osp5com02.noslab.com) ram:77769 disk: io_ops:0 instances:1] 通常は RAM が大きい OSP5com02 が選択される Weighed [WeighedHost [host: osp5com01.noslab.com, weight: ], WeighedHost [host: osp5com02.noslab.com, weight: 1.0]] ACI ヘルススコアの良い OSP5com01 が選択されている osp5com01 osp5com02 osp5com01 osp5com02 RAM RAM RAM RAM 通常はメモリの多いこちらを選択 Health Score が考慮されてこちらを選択 19

22 Auto-Scaling とヘルススコア ACIのヘルススコアが悪化した場合に仮想マシンのAuto-Scalingが出来ないか検討を行います Heat Nova Ceilometer ヘルススコアが (50) に低下 Leaf スイッチヘルススコア (98) 自動的に仮想マシンを追加ホスト A ホスト B 21

23 Heat について Heat は復数の仮想マシンの作成とアプリケーションのインストールの自動化を提供しています Ceilometer と連携する事で Auto Scale を提供する事も出来ます HOT テンプレート Cloud Formation テンプレート自動化 (Heat) ネットワーク (Neutoron) コンピュート (Nova) イメージ (Glance) 22

24 Ceilometer について Ceilometerは利用状況を各サービスから取得して保存と統計情報の提供を行うサービスです閾値を設定してWebHookで発報する事も出来ます Heatと連携することでAuto Scalingを行うことも出来ます Heat 等 Web 発報 Ceilometer 取り出し保存 Database Ceilometeragent Ceilometeragent Ceilometeragent Ceilometeragent Nova Neutron Cinder Glance 23

25 Heat と Auto Scaling の機能 Heat はオーケストレーション機能提供します Heat は事前に設定されたテンプレートでの設定を元に Ceilometer の値をから Auto Scaling を実行します 2 Ceilometer から Heat に通知 Ceilometer Heat 3 Heat から Nova に仮想マシンの追加を指示 Nova 1 仮想マシンの CPU 使用量が上昇ホスト自動的に仮想マシンを追加 24

$base_url = 'https://' + apic_ip + '/api/' def login(self, name, pwd): name_pwd = json.dumps({'aaauser': {'attributes': {'name': name, 'pwd': pwd}}}) login_url = self.base_url + 'aaalogin.$

26 Ceilometer へのヘルススコアのレポート Ceilometer に対してポートのヘルススコアを定期的にレポートを行う Python Agent を作成しました import json import requests class APICController(object): def init (self, apic_ip): self.base_url = ' + apic_ip + '/api/' def login(self, name, pwd): name_pwd = json.dumps({'aaauser': {'attributes': {'name': name, 'pwd': pwd}}}) login_url = self.base_url + 'aaalogin.json' post_response = requests.post(login_url, data=name_pwd, verify=false) # get token from login response structure auth = json.loads(post_response.text) login_attributes = auth['imdata'][0]['aaalogin']['attributes'] return login_attributes['token'] 25

27 問題点 Heat ではホストと仮想マシンをマッピングする手段を持たない為 Ceilometer の値を元に Auto Scaling をトリガー出来ないことがわかりました定期的にヘルススコアをレポート ACI のヘルススコアが低下ホスト上の仮想マシン / システムを特定別ホスト上に仮想マシンを作成 26

29 仮想マシンの再配置とヘルススコア ACIのヘルススコアが悪化した場合にLive Migrationで自動的に仮想マシンが移動出来ないか検討します Congress Nova Ceilometer Leafスイッチヘルススコアが (50) に低下ヘルススコア (98) 自動的に仮想マシンを移動ホストホスト 28

30 仮想マシンの再配置の機能基本的に仮想マシンの再配置の自動化はまだ OpenStack ではサポートされていません再配置に関しては Congress が有望なプロジェクトとされています Congress Congress は論文時点では実装が始まったばかりだったため動作の確認は出来ませんでしたポリシーを定義ポリシー違反自動的に Remediation を行う現在は DevStack を利用して試す事が出来ます 29

31 苦労した点 ACI について OpenStack 連携の CCO Document が間違っている APIC ドライバー作成者を Open Source Community で探して直接連絡を取ってやり方を教えてもらう各種 API の詳細の Document が不足している APIC の API Inspector を使って実際利用している API Call から構文と仕様を推測 OpenStack について仕様が Document 化されてない Pyhton コードを読んで機能を推測 30

32 まとめクラウド基盤 OpenStack と ACI を組み合わせてより良いクラウド基盤へ 31

ネットワークの匠が語る！OpenStackのサードパーティ連携と勘所

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Cisco ACIとOpenStack連携と今後の展望 ネットワンシステムズ 株式会社 荒牧 大樹様

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