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あきひろいちぞの
4 years ago
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1 VXLAN 概説 2014 年 2 月東京エレクトロンデバイス株式会社 CN 事業統括本部 0

2 背景 / 課題 VXLAN 概要フォーマット動作 VXLAN 関連動向マルチキャストレスVXLAN 対応 SDNコントローラ連携対応製品 Appendix 設定サンプル 1

3 背景 / 課題 : クラウドサービスの流行仮想プライベートクラウド複数の企業のプライベートクラウドを物理的に同じインフラ上で実現することでコスト削減を実現 ( マルチテナント ) 1 台の物理サーバを複数の企業が共同利用サーバ仮想化ネットワークを複数の企業が共同利用ネットワーク仮想化多義語であるがここでのテーマは VLAN 課題 1 Vlan ID が不足マルチテナント環境が大規模化するにつれテナント数増加に対応困難 (IEEE802.1Q の仕様では現状 MAX 4094 個 ) 2

4 背景 / 課題 : L3 環境への対応と移行フロア間データセンタ間での mobility の需要 (DR データセンタの移行 / 統合サイト間負荷分散...) 既存の環境ではレイヤ 3 機器が存在することが多くライブマイグレーション不可 Flat L2 NW デザインのスケーラビリティの限界による L3 NW デザインへの移行ブロードキャスト対象範囲の肥大化による影響増スイッチ配下の数の増大による MAC アドレス数の限界課題 2 L3NW デザイン上でのステートフルな mobility が急務 3

5 背景 / 課題 : サーバ仮想化に追従する仮想 NW のデプロイサーバの仮想化が非常に成功した昨今 NW は未だに管理者による手動設定 NW エッジ側では仮想ポート数が物理ポート数を逆転課題 3 NW 側の設定変更のスピードがクラウド DC センター化の足かせに 4

6 これらの課題に対する有望かつ現実的なソリューション VXLAN 物理的な NW 構成によらずその上にフラットな L2 環境が構築可能さらにクラウドコントローラとの連携で NW 環境の管理性を向上 5

7 背景 / 課題 VXLAN 概要フォーマット動作 VXLAN 関連動向マルチキャストレスVXLAN 対応 SDNコントローラ連携対応製品 Appendix 設定サンプル 6

8 VXLAN 概要 Virtual extensible LAN の略 IEEE 802.1Q 標準技術の VLAN を拡張した技術 IETF draft 参加企業 : Arista Cisco Ware Citrix 等 VLAN ID に変わる VNI(Vxlan Network Identifier 24bit) を使用 1600 万以上の仮想ネットワークを作成可能 VTEP (VXLAN Tunnel End Point) にて L2 フレームを IP/UDP でカプセル化 (50byte) ブロードキャスト Unknown ユニキャストマルチキャストには IP マルチキャストを使用 7

9 VXLAN 概要 : フォーマット Vlan ID (12bit) VNI (24bit) イーサフレーム全体を IP/UDP および VXLAN ヘッダでカプセル化することによってレイヤ 3 ネットワーク上にフラットなレイヤ 2 ネットワークを実現 ( オーバレイ ) 8

10 VXLAN 概要 : 動作 1: 間通信開始物理サーバ 1 物理サーバ 2 VTEP にての MAC アドレスと VNI の対応関係をテーブルに管理 A 社用 Vlanフレーム B 社用 C 社用 A 社用 Vlanフレーム B 社用 C 社用 Vlan フレーム VXLAN 対応仮想スイッチ VTEP VTEP VXLAN 対応仮想スイッチ Vlan フレーム 2: VNI トンネル用 IP 等を付加 HW スイッチ L3 NW HW スイッチ 3: 送信先 VTEP で付加された情報を削除 1: 同 VXLAN 内の間にてレイヤ 2 の通信を開始 2: 送信元 VTEP は送信先 MAC アドレスがローカルにないと判断適切な VNI 自分の IP&MAC アドレスを付け送信先 VTEP の IP アドレスに通信を開始 3: 送信先 VTEP は VNI を確認した後付加された情報をすべて削除し送信先に対してこのフレームを送る 9

11 VXLAN 概要 : 動作 (L3 NW 上 ) VTEP でマルチキャストルーティングの設定が必要物理サーバ 1 物理サーバ 2 物理サーバ 3 A 社用 B 社用 C 社用 A 社用 B 社用 C 社用 A 社用 B 社用 C 社用 VXLAN 対応 VXLAN 対応 VXLAN 対応 Vlanフレーム仮想スイッチ仮想スイッチ Vlanフレーム仮想スイッチ Vlanフレーム VTEP VTEP VTEP HW スイッチ HW スイッチ HW スイッチ L3 NW a. VXLAN 環境ではブロードキャストは IP マルチキャストとして転送同一 VNI の送信先に対してパケット送出 b. ARP リクエストがブロードキャスト (=L3 上でマルチキャスト ) されると送信先の VTEP が送信元の MAC アドレスと送信元 VTEP の IP アドレスを学習 (ARP レスポンスはユニキャストとして返信 ) 課題?? L3 NW 上で ARP と同等の処理をするためマルチキャストルーティングが必要 10

12 背景 / 課題 VXLAN 概要フォーマット動作 VXLAN 関連動向マルチキャストレスVXLAN 対応 SDNコントローラ連携対応製品 Appendix 設定サンプル 11

13 VXLAN 関連動向 : マルチキャストレス VXLAN 課題?? マルチキャストプロトコル使用に関する障壁運用経験がないネットワーク全体に実装するのは敷居が高い etc.. 解決策 1: Head End Replication (Arista 独自機能 ) 対向側の VTEP スイッチの IP アドレスを static で登録 ARP 等の BUM(Broadcast / Unknown unicast / Multicast) は CLI で作成したリストを参照してユニキャストでカプセル化手動で作成したリストに基づき対象 IP に対してユニキャストでカプセル化パケットを転送

14 VXLAN 関連動向 : マルチキャストレス VXLAN 解決策 2: ware NSX による MAC の代表学習 Arista の各スイッチに ware NSX の IP アドレスを登録し BUM が来た際には登録先に問合せ

15 VXLAN 関連動向 : SDN コントローラ連携 VXLAN 使用に関わらず現状の NW の大きな課題大規模複雑化する NW 環境の管理 VXLAN によるスケール化が進むのは良いがプロビジョニング & 管理は? etc.. 解決策 : NSX/Openstack Newtron との連携 API 経由で各 Arista に設定を反映 (VLAN port 等の設定変更 )

16 背景 / 課題 VXLAN 概要フォーマット動作 VXLAN 関連動向マルチキャストレスVXLAN 対応 SDNコントローラ連携対応製品 Appendix 設定サンプル 15

17 対応製品 Arista 7000 シリーズ (7150S 7500E etc..) ware vsphere Cisco Nexus 1000V F5 BIG-IP Brocade VDX etc.. A 社用物理サーバ B 社用 C 社用 vsphere Nexus 1000V etc.. 仮想スイッチ Arista E etc.. HW スイッチ 16

18 対応製品 : HW VXLAN メリット VXLAN 非対応デバイスでも VXLAN 環境へ移行可能 ( 旧バージョン ESX 物理 Seriver ストレージ etc..) Server 側 HW リソースを消費しない物理サーバ 1 物理サーバ 2 A 社用 B 社用 C 社用 A 社用 B 社用 C 社用 Distributed vswitch (vsphere) VTEP Distributed vswitch (vsphere) Vxlan 非対応デバイスを接続可能 Arista 7150S Arista 7150S VTEP L3 Network 17

19 検証を自社でも実施したい or 検証支援を依頼したい既存環境に組込む形で導入したいが使用する機種 / 機能 / 構成は? 製品デモ / ハンズオンその他技術 QA 全般 etc.. お気軽にご相談下さい 18

20 Appendix 19

21 設定サンプル Vlan100 ( ) 別 vlan ID/ PC1 Et1 Arista 7150S_1 Et24 Vlan300 ( ) Et24 PC2 Et1 Arista 7150S_2 Vlan200 L0: ( ) L0: 通常の L3 設定同セグメント IP 2. SVI 上で PIM-SM を有効にする PIM-SM RP VXLAN で使用するマルチキャストグループを設定する 4. VXLAN source を Loopback0 にする (= VTEP を Loopback0 にする ) 5. VLAN に対応する VNI を設定する ( 例 1000) #vlan 100,200 #interface Ethernet1 #switchport access vlan 100 ( 中略 ) #interface Vlan100 #ip address /24 #ip pim sparse-mode #interface Vlan200 #ip address /24 #ip pim sparse-mode #ip route / #ip routing #ip multicast-routing #ip pim rp-address #interface Vxlan1 # vxlan multicast-group #vxlan source-interface Loopback0 #vxlan vlan 100 vni 1000 #vlan 200,300 #interface Ethernet1 #switchport access vlan 300 ( 中略 ) #interface Vlan200 #ip address /24 #ip pim sparse-mode #interface Vlan300 #ip address /24 #ip pim sparse-mode #ip route / #ip routing Vxlan トンネルインタフェース #ip multicast-routing #ip pim rp-address #interface Vxlan1 #vxlan multicast-group #vxlan source-interface Loopback0 #vxlan vlan 300 vni

22 設定サンプル IP: MAC: 001c.xxxx.xxAA PC1 別 vlan ID/ 同セグメント IP PC2 IP: MAC: 001c.xxxx.xxBB Vlan100 ( ) Et1 Arista 7150S_1 Et24 Vlan300 ( ) Et24 Et1 Arista 7150S_2 Vlan200 L0: ( ) L0: PIM-SM RP localhost#show vxlan vtep Remote vteps for Vxlan1: Total number of remote vteps: 1 認識されている VTEP を確認 localhost#show vxlan vtep Remote vteps for Vxlan1: Total number of remote vteps: 1 Vxlanアドレステーブルを確認 localhost#show vxlan address-table Vxlan Mac Address Table Vlan Mac Address Type Prt Vtep Moves Last Move c.xxxx.xxBB DYNAMIC Vx :04:04 ago localhost#show vxlan address-table Vxlan Mac Address Table Vlan Mac Address Type Prt Vtep Moves Last Move c.xxxx.xxAA DYNAMIC Vx :08:27 ago 21

23 補足 : 他のオーバレイ技術 (NVGRE STT) NVGRE (Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation) Microsoftが中心となって提唱 Draft 参加 : Microsoft Arista Intel Dell HP Emulex VXLAN 同様 24bitのTNI (Tenant Network Identifier) を使用 UDPではなくGREを使ってカプセル化対応製品 : Microsoft Hyper-V 等 TNI (24bit) STT (Stateless Transport Tunneling) Draft 参加 : Nicira TCP like headerでカプセル化対応製品 : Stratosphere SSP Open vswitch 等 22

24 補足 : VXLAN IETF Draft VXLAN: A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks overlayer 3 Networks draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan-00.txt Table of Contents 1. Introduction Acronyms & Definitions Conventions used in this document VXLAN Problem Statement Limitations imposed by Spanning Tree & VLAN Spaces Multitenant Environments Inadequate Table Sizes at ToR Switch Virtual extensible Local Area Network (VXLAN) Unicast to communication Broadcast Communication and Mapping to Multicast Physical Infrastructure Requirements VXLAN Frame Format VXLAN Deployment Scenarios Inner VLAN Tag Handling Security Considerations IANA Considerations Conclusions References Normative References Informative References Acknowledgments /8 初版発行 2013/5 第 4 版 23

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Presentation Template Koji Komatsu Internet Week 2012 オーバーレイネットワーク現状と今後への期待 2012-11 11-20 ヴイエムウェア株式会社小松康二本資料の内容は発表者の個人的な見解に基づくものでありヴイエムウェア株式会社の見解を示すものではありませんアジェンダ今なぜオーバーレイなのか? オーバーレイの実装例 VXLAN オーバーレイ実装方式の違い現在の課題と取り組み例 VXLAN -2- 2011~2012