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あおいののした
5 years ago
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1 MPLS JAPAN 2008 MPLS/PWE QoS とATM QoS Tetsuya Innami SoftBank Mobile Corp. October 29 th, 2008

2 ATM をMPLS で!? Motivation 私の場合いま使ってる ATM S/W はそろそろ EoL なりそう ATM 自体はまだまだ消えそうもないむしろ増えてる?! 普通に考えたら新規の ATM S/W 買って入れ替えたり増設すればいいんだけど ATM S/W をこの先いつまで使うかと聞かれるとつらい ATM 専用機器だとなかなかお金出してもらえない高いしそもそも回線の容量が足りてない? ってことは ATM S/W の台数も増やしてかなきゃいけない?! Fibre 回線も ATM 用に取ってこなくちゃいけない?! Router でなんとかやってみる?! Router に ATM カードをいれて PWE ATM カード以外 Router は別用途にも使えるインフラの回線まで含めて集約することでスケールメリットがでてくればコストも安くなるはずしかし QoSで大きなきな落としとし穴がありました

3 まずは基本的基本的なことのなことの復習復習

4 ところで ATM のQoS ってどんなだったっけ?! ATM ではいろいろなアプリケーションペイロードの性質 ( 帯域バースト性遅延 etc) に合わせたサービス品質を提供するメカニズムが用意されています代表的な ATM QoS Class CBR (Constant Bit Rate) 固定ビットレート連続的な一定セルペイロードの転送に向いています送信者が要求する帯域遅延の等の品質が ATM 網によって保証される最も優先度の高い QoS Class です VBR (Variable Bit Rate) 可変ビットレートセルペイロードが変動するような転送に向いています ATM 網が保障するセルレートとバースト幅の最大値を指定できますさらに音声データの様に遅延に弱いアプリケーション用の rt-vbr それ以外アプリケーションに使われる nrt-vbr に分類されます UBR (Unspecified Bit Rate) 未指定ビットレートベストエフォート型の転送に向いています帯域は保障されませんが利用可能な空き帯域が割り当てられます

5 MPLS における QoS ATM と異なり MPLS の転送メカニズム自体には QoS を担保する仕組みがありません IP 転送と同様に Label Header 内の Experimental Use Field をコードポイントとした DiffServ Model の QoS を使うことが一般的です (E-LSP: EXP-Inferred-PSC LSP) 異なる QoS Class のペイロードを Class 毎に確立した LSP に割り当てる方式も存在します (L-LSP: Label-Only-Inferred-PSC LSP) E-LSP Model E-LSP Model Label Label (20) (20) Exp Exp S TTL TTL (3) (3) (1) (1) (8) (8) EF AF BE Labelを用いて Labelを用いて LSPを決定 LSPを決定 EXPを用いて EXPを用いて PSCを決定 PSCを決定ひとつの LSP で Exp で識別される異なるクラスのペイロードが転送される L-LSP Model L-LSP Model Label Label (20) (20) Exp Exp S TTL TTL (3) (3) (1) (1) (8) (8) EF AF Labelを用いてLSP Labelを用いてLSP とPSCを決定とPSCを決定 BE 異なるクラスのペイロードは異なる LSP で転送される

6 ちょっとややこしいこと

7 私がにのせたい ATM Traffic VP で数千 ~ 数万本各 VP には十数本の VC が含まれるわりと頻繁に VPC 単位の新設繋ぎ換えの作業が発生します運用的な理由によりの数は極力抑えなければならない QoS Class 1 つの VP に含まれるいくつかの VC には異なる QoS Class のものが含まれてます一部帯域を保証する必要があるような Class があります MPLS PSN ATM PW 以外にも多くの Traffic が流れてますもちろんいろいろな QoS Class が混ざってますって言うかルーターでやるってことは普通の優先制御でなんとかするってことってだよね?!?! がっつり帯域確保なんて無理っぽいんだけど

8 帯域確保が必要必要な QoS Class の実現特定の Class に属する Traffic の一部の帯域を保証するためには input rate に応じた Marking を行い queuing/scheduling に反映させることで実現します Ingress Interface Classification Classification? Code Point (Exp 等 ) を参照し QoS Class を決定します Classification Policing Policing & AF Profile 内の Rate であるかを比較します上限帯域が設定されている場合は過剰な Traffic を破棄することもあります Marking Marking AFx1 AFx2 Profile 内の Traffic は破棄優先度低 Profile 外であれば破棄優先度高を Code します PLP: Low PLP: High Queuing & Scheduling Queuing & Scheduling Queue AFx1 for Low PLP AFx2 Queue for High PLP Mark された情報に従い破棄優先度毎の Queue を選択し Queue に応じた Schedule に基づき出力を行います PLP: Packet Loss Priority Egress Interface ATM ATMの CLP CLPは消えてるかもなのでなので Oversubscribe Oversubscribeしてしてるときとか気をつけようこの動作を Hop Hop 毎に繰り返します

9 Code Point の問題 E-LSP Model で使える Code Point(Exp) は 3bits だけ 2 3 =8 通りしかありません各 Class で破棄優先度を区別する必要があると 4 Class しか使用できない例えば Class Of Service Network Control Expedited Forwarding Assured Forwarding Best Effort Packet Loss Priority Low High Low High Low High Low High 実際は他の実際は他のTraffic Trafficも含めてもう少し細かい分け方をしたくなるので少し節約しないと Exp Expだけでの Coding Codingでは足らなくなってしまいます Exp

10 実際のインプリインプリ方針方針

11 ATM Traffic Encapsulation Modes RFC4717 One-to-One Mode 1 つのコネクション (VCC or VPC) を 1 つの PW に N-to-One Mode N 本 (N 1) のコネクション (VCC or VPC) を 1 つの PW に VCI=1 VCI=2 VCI=3 Provider Edge VCI=1 VCI=2 VCI=3 Provider Edge Attachment Circuit Attachment Circuit One-to-One Mode の例 : 3 つの VCC をそれぞれ 1 つづつ計 3 本の PW に Encap する N-to-One Mode の例 : 3 つの VCC をひとつの PW に Encap する

12 Mode の選択どの方法を選ぶかを決めるとき気をつけること今回は 1. VC 単位で異なる QoS Class が存在してます 2. VP 単位で頻繁に Provisioning が発生する 3. の数は極力少ない方がいい 1. の要件を満たすために Attachment Circuit 毎に VCI を参照して適当な Exp 値を Marking する 2. と 3. を満たすために Attachment Circuit の VPI 毎に 1 つの PW を設定する Encapsulation Encapsulation はは N-to-One N-to-One Mode Mode でで VPC VPC にすにすることにしましることにしました! ところがところがこまった使おうと思ってた使おうと思ってた Router Router はみはみんなんな N-to-One N-to-One Mode Mode のときのとき N=1 N=1 しかサポートしていなかっしかサポートしていなかったたというかというか One-to-One One-to-One Mode Mode も完全にサポートされていないも完全にサポートされていないので事実上ので事実上 N=1 N=1 の N-to- N-to- One One Mode Mode しか選択肢がなかしか選択肢がなかったった

13 妥協案妥協案その 1 N-to-One (N=1) Mode の Encapsulation PW は VCC にする Exp Marking はちゃんとできるけど PW の数が VPC のときの十数倍になる運用の人に嫌われそう Provisioning も大変妥協案その 2 N-to-One (N=1) Mode の Encapsulation PW は VPC にする PW の数は増えないけど VCI 毎の Marking が出来ない一番優先度の高い Class の Marking をすべての VC に行うことになるので帯域の無駄使い全体の Traffic に余裕があるうちはいいけど VCI=1 VCI=2 VCI=3 A/C: VPI=100 Attachment Circuit Provider Edge PW:1 VPI=100/VCI=1 PW:2 VPI=100/VCI=2 PW:3 VPI=100/VCI=3 EF AF BE VCI=1 VCI=2 VCI=3 A/C: VPI=100 Attachment Circuit Provider Edge PW VPI=100 VCI=1 EF VCI=2 EF VCI=3 EF 妥協案 1: PW の本数が非常に多くなり VP 単位の Operation が煩雑になる妥協案 2: QoS Policy が VPC 単位でしか設定できないので VPC に含まれる VC はすべて同じ PHB が適用される

14 どうしてこんなことに

15 今時の Router のしくみ Ingress の Module で Egress Module/Interface/Label の決定 Classification, Policing Marking Encapsulation Switch Fabric への転送という一連の流れをやってしまいます再帰的に Lookup して Classification/Making を行ったり転送先の Lookup と Classification を完全に別々に行うのは不得意 Egress の Module では Ingress で決定された Rule に従った転送を実施するだけ?! VP VP Connection Connection のでもでも VCI VCI Lookup Lookup してして classification classification できなできないかなぁいかなぁなんとかならないかなぁ Egress Egress Module Module でのペイローのペイロードの奥の方ドの奥の方 (VCI) (VCI) まで覗まで覗き込んでき込んで Exp Exp 値を値を Rewrite Rewrite してくれるとかしてくれるとかしちゃったりしてしちゃったりして

16 例えばこんな Router よくありそうな Router の転送ロジック Ingress Module Egress Module PHY Forwarding Lookup + Classification/Policing 参照 Key 抽出 Buffer 書き込み Queue Control + Scheduling Fabric Interface ASIC Switch Fabric Fabric Interface ASIC Forwarding Lookup Queue Control + Scheduling Header 作成 Buffer 読み込み PHY Buffer Memory Buffer Memory Ingress Module で行われる Lookup/Classification は基本的に L3(v4/v6) または Label 参照で解決されます従って PW 等の様に特定の Media に依存したものは予め作成しておいた Label Table に Entry がないとたいしたことが出来ないかも Egress Module では Ingress の Media に依存した処理は基本的にできないらしい

17 そもそも ATM QoS って IP や MPLS の Traffic はばらばらと (Connectionless で ) 流れてくるのでそれぞれの Datagram に Code Pont を持っています各 Hop はそれら一つ一つの Code Point を参照して振る舞いを決めます ATM は VP や VC などの予め設定された Connection 単位に QoS 的な振る舞いが予め決められています Connection の識別ができれば QoS 的な振る舞いを決定できる本当は L-LSP Model の方が ATM には適応しやすいかもでも Classification/Marking の問題は L-LSP でも解決できない

18 それでもやめるわけにはいかない

19 当面の妥協案妥協案と目指目指す最終最終ゴールまずは妥協案 2 で行きます N-to-One (N=1) Mode の Encapsulation PW は VPC ではります当面はキャパシティー的に余裕があるので PW の Traffic は最優先として扱いますそのうち Ingress PE で classification するときに VCI まで lookup してもらえるようになる日がいつかやってくることを期待しますこの細工は他の解決法と比較してもまだ実現される見込みが高いような気がしてます最初に妥協案 2 で始めておけば移行も楽なはず VCI=1 VCI=2 VCI=3 A/C: VPI=100 Provider Edge PW VPI=100 VCI=1 VCI=2 VCI=3 EF EF EF VCI=1 VCI=2 VCI=3 A/C: VPI=100 Provider Edge PW VPI=100 VCI=1 VCI=2 VCI=3 EF AF BE Attachment Circuit Attachment Circuit 当初は VPC の N-to-One N=1 Mode ではじめます VPI を元に Marking を行うのですべての VC は同じ優先度で転送されますやがて Mode はそのままに VPI/VCI まで参照して Marking が出来るようになる日を信じて待ちます

20 まとめ MPLS を使っても ATM S/W の機能を手に入れられるわけではありません今ある ATM 網を完全にのせかえようとするとやがて無理なことを見付けてしまうかも QoS だけでもこんだけネタがありましたむしろ MPLS やを前提とした ATM の構成に近づけていく方が自然かもしれない ATM の QoS に固執しなくていい部分 (UBR とか?!) だけのせてみるとかまだ ATM を使っている使い続けている人は多いけど Router にしたって昔ほど ATM 関連製品を開発しているわけじゃないみたいです QoS 以外にも Convergence, OAM, Redundancy などたくさん難問がありますよ

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JANOG9 パネルセッション IP バックボーンにおける QOS の適用 Session , Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 25 th Jan Miya Kohno 1 JANOG9 パネルセッション I バックボーンにおける QOS の適用 Session 0 2001, Cisco Systems, Inc. All rights reserved. 25 th Jan. 2002 Miya Kohno (mkohno@cisco.com) 1 様々なトラフィック特性遅延バッファリング - 網内における廃棄抑制のためのバッファリング - 網出口における揺らぎ吸収のためのバッファリング