Non Stop Routing の実装と課題 MPLS JAPAN 2004 ノーテルネットワークス株式会社近藤卓司

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れいなのあき
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1 Non Stop Routing の実装と課題ノーテルネットワークス株式会社近藤卓司

2 はじめにルータのノードレベルの High Availability 実現技術の一つとしてコントロールプレーンがリスタートする際の影響をいかにして最小化するか? 2 つのアプローチがあるいかにしてフォワーディング処理を継続するか? Graceful Restart (Non Stop Forwarding) いかにしてルーティング処理を ( もちろんフォワーディング処理も ) 継続するか? Non Stop Routing Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 1

3 アプローチ比較 Graceful Restart (Non Stop Forwarding) フォワーディング処理継続ルータ / スイッチ的発想隣接交渉型標準およびドラフトに基づいた一般的な実装割と簡単 Non Stop Routing ルーティング処理継続交換機的発想自己解決型一部ベンダ ( ノーテルなど ) 独自の実装かなり難しい Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 2

4 Graceful Restart 基本動作隣接ルータに事前にリスタートすると言う通知を出してリスタートリスタートルータ (Local ルータ ) とそれを助ける隣接ルータ (Helperルータ ) はその間のルーティング処理は行わず直前の FIB 情報に基づいて Stale ( 古い Fresh でない ) フォワーディングを継続リスタート完了後にルーティング処理を再開し同期 Graceful Restart に対応するためにプロトコルごとの拡張が必要現時点での対応は BGP IS-IS OSPF L REVP-TE プロトコルごとに動作が異なる大きく分けると T ベースは事前通知型 Hello ベースは直前 ( または直後 ) 通知型 Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 3

5 Control Plane (active) (backup) (failed) Data Plane (active) (stale) (clear) ピア確立 T ベース Graceful Restart ( 例 : BGP) Restarting ルータ最初にお互いの能力を通知してピアを確立 Capabilities negotiation Attribute 64 BGP Open Helper ルータリスタート開始ピア (T セッション ) ダウン Hold Time Hold Time 内でリスタート完了経路情報を Stale にしてフォワーディング継続 ( 現在の実装ではパケットロスゼロが可能 ) ルーティング処理は中断 BGP Open All updates ピアを再確立して同期 Hold Time Hold Time 内でリスタート失敗ピアのダウンを認識しリルーティング Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 4

6 Control Plane (active) (backup) (failed) Data Plane (active) (stale) (clear) ネイバー確立リスタート開始 Hold Time Hold Time 内でリスタート完了 Hold Time 内でリスタート失敗 Hello ベース Graceful Restart ( 例 : IS-IS) Restarting ルータ Adjacency Full 直前 ( または直後に ) リスタート通知 Hello w/rr bit set Hello w/ra bit set Hello w/o RR set LSDBs sync d Adjacency ダウン経路情報を Stale にしてフォワーディング継続 ( 現在の実装ではパケットロスゼロが可能 ) ルーティング処理は中断ネイバーを再確立して同期ネイバーのダウンを認識しリルーティング Helper ルータ Hold Time RR: Restart Request RA: Restart ACK Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 5

7 Graceful Restart の課題 Non Stop Forwarding と言うと聞こえは良いが実際には長い時間 Headless フォワーディングをするリスタート中にルーティングループやブラックホールを起こす可能性があるタイマー値の設計が要求される Hold タイマー値はノーテルの Default では BGP 360 秒 IS-IS 90 秒 OSPF 30 秒 L 180 秒 RSVP-TE 30 秒最適なタイマー値はネットワークのトポロジや規模にも依存する短すぎるとリスタートできない間に Stale フォワーディングを中断してしまい意味がなくなり長すぎると Stale フォワーディング状態が継続し危険が多い実はコントロールプレーンが冗長化されてなくても使えるがリスタート時間がより長くなるケースが多いのでタイマー値には注意が必要オペレーションに負担がかかる Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 6

8 Graceful Restart の課題 Graceful Restart 動作はピアやネイバーに完全に依存隣接ルータに Graceful Restart Helper モードサポートが必須異なるベンダ間の場合は相互接続性の問題も発生 IP-VPN の場合ユーザの CE ルータに実装と相互接続性を要求することになる基本的には Unplanned リスタートには向いていない RFC3623 Graceful OSPF Restart にも記述があるように Unplanned にも使えるが推奨しないオペレータ側に準備ができている Planned と異なりコントロールプレーンの故障 ( 障害 ) や予期せぬスイッチオーバなどの Unplannedの Stale フォワーディングには危険が多い Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 7

9 Non Stop Routing 基本動作ルータ内に ActiveとBackupの2 つの環境を作りその間を完全に同期化 Active の環境に障害が発生するとすぐに Backup 環境に切り替えてルーティング処理を継続もちろんフォワーディング処理も継続プロトコルごとに基本動作に違いはない自己解決型でありピアやネイバーに実装を必要としないタイマー値の設計が不要 Unplanned リスタートにも向いているただし冗長化されたコントロールプレーンが前提 Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 8

10 Control Plane (active) (backup) (failed) Data Plane (active) (stale) (clear) ピア確立 T ベース Non Stop Routing ( 例 : BGP) Restarting ルータ特別な事前通知は不要 BGP Open ピアルータリスタート開始ピア (T セッション ) 保持高速スイッチオーバルーティングおよびフォワーディング継続 ( パケットロスゼロ ) ピアはスイッチオーバに気が付かない ( ルーティングも継続 ) リスタート完了ピア (T セッション ) 保持 All updates リスタート失敗ピアのダウンを認識しリルーティング Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 9

11 Control Plane (active) (backup) (failed) Data Plane (active) (stale) (clear) ネイバー確立リスタート開始 Hello ベース Non Stop Routing ( 例 : IS-IS) Restarting ルータ Adjacency Full リスタート通知不要 Adjacency 保持ネイバールータ高速スイッチオーバルーティングおよびフォワーディング継続 ( パケットロスゼロ ) ネイバーはスイッチオーバに気が付かない ( ルーティングも継続 ) リスタート完了 Adjacency 保持 All updates リスタート失敗ネイバーのダウンを認識しリルーティング Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 10

12 Non Stop Routing 内部動作 ( 例 : OSPF) Restarting ルータ Hot LSA and neighb or info. OSPFn Stable LSA and neighb or info. OSPFn Hello LS-Update ネイバールータ Journaling Timer LS-Ack Hello Backup Control Plane Active Control Plane 通常時すべての OSPF 情報 ( ネイバー AdjacenciesやLSA データベース ) はJournaling により Active プロセスから Backup プロセスへ同期化 Backup 側はこの OSPF 情報をインタフェース情報と合わせてショーテストパスの計算や RIB の生成に使用し Active 側と全く同じ状態を保持 Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 11

13 Non Stop Routing 内部動作 ( 例 : OSPF) Restarting ルータ Hot LSA and neighb or info. OSPFn LS-Ack Stable LSA and neighb or info. OSPFn Hello LS-Update ネイバールータ Journaling Timer LS-Ack Backup Control Plane Active Control Plane Planned および Unplanned リスタート時は Active 側から Backup 側へ高速切り替えを実施してルーティングと Fresh なフォワーディングを継続ただし現状の実装では障害検出は数 ms で可能だが切り替え ( 主に障害解析や通知情報作成などの準備 ) に1~2 秒程度かかる ( 実際にはその間のルーティング処理は中断し Stale フォワーディング ) Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 12

14 Non Stop Routing の課題実装には高度で複雑な HW/SW 環境が必要コントロールプレーン間のハイキャパシティメッセージング環境やマルチ U などのハードウェアが必要 JournalingはOS のカーネルレベルで組み込まないと難しい既存のルータにプロトコル的に後付けで載せて動くような技術ではない T ベースのプロトコルには現時点では拡張性に課題がある例えば BGPはT を用いるがアプリケーションレベルの ACK がない T セッション状態を同期するにはアプリケーションの同期の後に T の同期を取る必要があり T ACK に遅延が生じる Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 13

15 T ACK の遅延問題 ( 例 : BGP) Update 到着パケット確認リード待ちループ T ACK T Active Done (x msgs) BGP プロセス更新処理したデータを送信 Standby T セッション情報 / アップデートを送信 Ack Ack BGP T セッション情報を更新 T ACK は以下が完了するまでの遅延が発生 : Active BGP がデータを処理 Standby BGP が処理されたデータを受信 Standby T がセッション情報を受信 Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 14

16 Non Stop Routing の実装戦略 Protocol OSPF IS-IS BGP L RSVP-TE Graceful Restart Non Stop Routing Planned Planned BGP には IP-VPN のための MP-BGP L には PWE3 のための E-L を含む他社との接続のため Graceful RestartのHelper モードは必須実装 vs ではなく両方式を実装 Non Stop Routing の実装に時間がかかるプロトコルは Graceful Restart でカバー両方式の柔軟な設定を提供例えば IP-VPN などでは VRF ごとに選択設定可能 Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 15

17 Non Stop Routing の設定例 ( 例 : OSPF) routing { ospf { non-stop-routing no-non-stop-routing; graceful-restart { disable; no-unplanned; recovery-time <seconds>; services { vrf { vrf-instance-name vrf1 { ospf { non-stop-routing no-non-stop-routing; graceful-restart { disable; no-unplanned; recovery-time <seconds>; Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 16

18 Non Stop Routing の状態表示例 ( 例 : OSPF) mpe> show routing carrier-grade OSPF Service State: Active Non-Stop-Routing: Enabled Sparing State: In-Sync Spare Objects: Count Adds Deletes Updates LSAs: Interfaces: Adjacencies: Graceful-Restart: Enabled Local-Mode: Disabled Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 17

Non Stop Routing の今後 T ACK の遅延問題の解決遅延を生じさせず同期を取る独自技術を開発中切り替え時間の更なる短縮ルーティング処理断ゼロ切り替えは難しいが少なくとも 50ms 以内の切り替えが目標値 Graceful Restart と同様にマルチキャストと IPv6

19 Non Stop Routing の今後 T ACK の遅延問題の解決遅延を生じさせず同期を取る独自技術を開発中切り替え時間の更なる短縮ルーティング処理断ゼロ切り替えは難しいが少なくとも 50ms 以内の切り替えが目標値 Graceful Restart と同様にマルチキャストと IPv6 プロトコルへも対応 BRAS アプリケーションへの応用 Session Manager (PPPoX L2TP) AAA (DH Radius) などの Non Stop Routing (Hot Standby) Copyright 2004 Nortel Networks. All rights reserved. 18

初めてのBFD

初めてのBFD 初めての - ENOG39 Meeting - 2016 年 7 月 1 日株式会社グローバルネットコア金子康行最初に質問? もちろん使ってるよ! という人どれくらいいます? 2 を使うに至った経緯コアネットワークの機器リプレイスをすることに機器リプレイスとともに構成変更を行うことに 3 コアネットワーク ( 変更前