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1 自 作 OpenFlowコントローラlilyと Quantumについて 2012/3/23 宮 下 一

2 自 己 紹 介 某 電 機 メーカ 勤 務 入 社 以 来 サーバのNIC 冗 長 化 ドライバ クラウドイ ンフラ 管 理 ソフトウェア 等 々 ネット 系 のソフトウェア 開 発 に 従 事 #nwstudyに 二 回 参 加 勉 強 会 参 加 者 の 自 宅 ラボ 同 士 をL2-VPNで 接 続 するイ ンフラを 紹 介 #sdnstudy OpenFlow 勉 強 会 その1を 開 催 2 回 目 は 近 日

3 データセンタネットワークの 課 題 仮 想 化 集 約 するとネットワークが 複 雑 になる 短 納 期 なのにネットワークの 設 計 構 築 が 大 変 様 々な 技 術 が 絡 むためトラブルシューティングが 困 難 で 時 間 がかかる RSTP 802.1q LACP 仮 想 スイッチ VNICなど 全 自 動 化 を 目 指 すと もっと 多 くの 知 識 の 習 得 が 必 要 AMPP VXLAN これだけではない もっとたくさん 課 題 がある

4 全 自 動 化 が 技 術 の 流 れ 現 在 のネットワークは 様 々なプロトコルのジグソー パズル スイッチ/ルータのインタフェースは 統 一 さ れていない

5 OpenFlowへの 期 待 感

6 OpenFlowを 用 いたSDNも 実 現 モデル

7 OpenFlowやOpenFlow SDNの 動 向

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9 OpenFlowスイッチの 状 況 Cisco Nexus 3000 IBM BNT RackSwitch G8264 NEC UNIVERGE PFシリーズ HP OpenFlow 使 用 可 能 にするファームウェア Open Vswitch(Xen/KVM) NEC Hyper-V 仮 想 スイッチ Juniper Junos OS 上 のSDKで 対 応 Pronto BigSwitch

10 OpenFlowコントローラの 状 況 アプリケーションフレームワーク 型 ( 単 体 ではネット 制 御 機 能 を 持 たない OSS) Beacon(Java) NOX(python) Trema(C/ruby) などなど 製 品 ( 単 体 でネット 制 御 機 能 を 持 つ) Nicira Networks(NVP) NEC プログラマブルフロー コントローラ UNIVERGE PF6800 ミドクラ(Midonet)

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12 Nicira Virtulization Platform(NVP) VM 間 のL2セグメントをL3のトンネリングで 実 現 ( 既 存 の 物 理 ス イッチを 使 用 可 能 VMホストの 業 務 LAN 間 がIP 到 達 可 能 であ ればNVPを 使 用 可 ) VMマイグレーションに 対 応

13 NEC PF6800コントローラ

14 NEC PF6800コントローラ 1 台 のコントローラで 管 理 できるスイッチの 個 数 は25 台 まで フロー 数 は50 万 フローまで コントローラの 冗 長 化 はサポート アクティブスタン バイ 構 成 大 規 模 なネットワークを 構 成 できるわけではないと のこと

15 midonet 物 理 ネットワーク 構 成 から 分 離 された 仮 想 化 ネットワーク が フレキシビリティーを 実 現 します 現 状 お 使 いのIPネットワークの 上 で 機 能 します 実 装 されたネットワークサービスにより 高 価 なネットワー ク 機 器 を 不 要 にします 完 全 に 分 散 されたアーキテクチャーになっており 単 一 障 害 点 (Single Point of Failure)がありません 必 要 な 時 に 必 要 なだけコモディディー 機 器 でネットワーク サービスをスケールアウトで 拡 充 する 事 が 可 能 です 集 中 管 理 で 運 用 コストを 削 減 する 事 ができます マルチテナントシステムにより 効 率 的 なシステムの 拡 張 管 理 が 可 能 です 技 術 的 な 詳 細 は 不 明

16 PF6800/NVP/Midonetの 違 い PF6800 NEC OpenFlowスイッチを 使 用 して 物 理 的 なL2ネット 全 体 を 仮 想 化 既 存 機 器 は 使 用 できない(OpenFlowスイッチで 置 き 換 え) NVP Nicira OpenFlowはコントローラとOpenVswitch 間 の 連 携 のみ 使 用 L2をL3でカプセリング 既 存 機 器 をそのまま 使 用 可 能 Midonet ミドクラ OpenFlowを 使 用 (OpenFlow 勉 強 会 から) L2をL3でカプセリングしている 様 子 ( 予 測 ) 既 存 機 器 をそのまま 使 用 可 能 ( 予 測 )

17 OpenStack Quantum OpenStackのネットワーク 制 御 を 担 当 するコンポー ネント ネットワークの 管 理 を 抽 象 化 している プラグイン 構 造 をとっており 様 々なネットワークの 制 御 方 式 に 対 応 APIも 備 えており 汎 用 性 が 高 い

18 OpenStack Quantumアーキテクチャ Cisco Nicira NEC/Ryu Plugin Frame work(python) Quantum Netconf Quantum-API OpenFlow OpenStack nova CLI Nexus agent Open Vswitch OpenFlow SW VMHOS T

19 Quantumのネットワーク 抽 象 化 モデル Attachment Portに 対 する 論 理 的 なオブジェクト のプラグ/アンプラグ Port Networkに 対 する 論 理 的 な Portの 作 成 / 削 除 Network 論 理 的 なネットワーク の 生 成 / 削 除

20 QuantumとNovaの 管 理 分 担 および 実 リソースとの 関 連 instance Attachment Port VM VIF vport Nova 分 担 Quantum 分 担 OpenVswitchプラグイン 例 1)Networkを 作 る(Quantum) 2)instanceを 起 動 (Nova) 3)Networkに 対 応 する スイッチを 決 定 ( 決 め 打 ち)(Nova) 4)OVSのvPort 作 成 (Nova) 5)AttachmentとVIFを 関 連 付 け(Nova) 6)VM 作 成 (Nova) 7)Attachment(=VIF)をどのVLANに 属 させるのかの 設 定 (Quantum) Network OpenVswitch

21 自 作 OpenFlowコントローラのゴール Openで 機 能 拡 張 ができる トラブルシューティングが 簡 単 最 適 経 路 選 択 VMマイグレーション 追 跡 障 害 迂 回 論 理 ネット 分 割 などのリッチな 機 能 導 入 が 簡 単 適 当 に 配 線 しても 動 作 し 既 存 ネットとの 統 合 も 容 易 故 障 時 のスイッチ 交 換 も 簡 単

22 lilyの 特 徴 MACアドレスベースVLAN( 完 ) 物 理 ネットワークトポロジの 自 動 検 出 ( 完 ) ループの 自 動 検 出 ( 完 ) 最 短 パス 検 索 ( 完 ) 障 害 箇 所 の 迂 回 ( 完 ) 帯 域 制 御 (OpenVswitch)( 完 ) 帯 域 プール( 完 ) OpenStack Quantum API 1.0 対 応 (50%) CLIによる 操 作 (90%)

23 アーキテクチャ lily CLI REST-API lilyプラグイン API ハンドラ Webrick MAC-VLAN 最 適 経 路 最 短 パス 帯 域 管 理 ループ 検 出 トポロジ 検 索 Active support/active Record Sqlite3 REST-API Quantum Quantum-API OpenStack nova Trema-API(Ruby) Trema lily agent Open Vswitch OpenFlow protocol VMHOST OpenFlow-SW

24 Quantum-API 対 応 状 況 API APIハンドラ( 本 体 ) プラグイン List Networks List Networks Detail Show Network Show Network Detail Create Network Update Network Delete Network List Ports List Ports Detail Show Port Show Port Detail Create Port Update Port Delete Port Show Attachment for Port Plug Attachment into Port Unplug Attachment from Port

25 スイッチ 一 覧 表 示 cli]#./lily.rb sw name dpid role ip address(port no) a1 161 ACCESS /59022 a2 162 ACCESS /59023 a4 164 ACCESS /59025 a3 163 ACCESS /59024 d1 209 DISTRIBUTION /59026 c1 193 CORE /59028 d2 210 DISTRIBUTION /59027 cli]# CORE DISTRIBUTION DISTRIBUTION ACCESS ACCESS ACCESS ACCESS

26 トポロジ 表 示 cli]#./lily.rb topo a1:3 <-> d1:3 a1:2 <-> d1:2 a2:1 <-> d1:4 a4:2 <-> d2:3 a3:2 <-> d2:4 a3:1 <-> d2:2 d2:1 <-> c1:2 d1:1 <-> c1:1 ACCESS LINK=>[a1:1] ACCESS LINK=>[a4:1] cli]#

27 帯 域 プール cli]#./lily bw name band width(mbps) a a a a band width pool(system total) = 60000Mbps [root@lily cli]#

28 論 理 ネット 作 成 表 示 変 更 削 除 作 成 network create --name net1 <network id="03cde e-885f-2ace-10f645c0f961"/> 表 示 network list --detail <networks> <network name="net1" id="03cde e-885f-2ace-10f645c0f961"/> </networks> 変 更 network modify --name net1 --new_name new_net1 削 除 network delete --name new_net1 INFO: deleting new_net1, detail(id=03cde e-885f-2ace-10f645c0f961)

29 lilyの 課 題 MACアドレスベースVLANであり VM 間 の 通 信 フローを1つ1つ 定 義 するため フロー 数 が 爆 発 (OpenFlowコントローラ 共 通 の 問 題 ) MPLS/802.1qを 使 用 する OpenFlowコンソーシアムへの 働 きかけ ライブマイグレーション 未 対 応 (Quantum 対 応 で 解 決?) 性 能 (ruby)/スケールしない( 作 りの 問 題 ) GUI 信 頼 性 帯 域 プール+OpenStack(or ROR) Quantum APIの 残 りへの 対 応

30 SDN 勉 強 会 ( 主 催 ) 最 後 に SDN/OpenFlowを 一 緒 に 研 究 しませんか sdnstudy クラウドネットワーク 研 究 会 皆 さんのお 知 恵 やアドバイスを 結 集 して OpenFlow 界 のLinuxみたいなコントローラを 作 ってみませんか