OpenStack Neutronの機能概要 - OpenStack最新情報セミナー 2014年12月
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OpenStack Neutronの機能概要 講師：中嶋 大輔（ジュニパーネットワーク株式会社 サービスプロバイダー技術本部） OpenStackのネットワークを制御するNeutronの動作概要とJunoでアップデートされたDVR (Distributed Virtual Routing)、L3 HA support、IPv6 subnet modesの解説を行います。 また、プラグインの一つのオープンソースコントローラOpenContrailの紹介とサービス適用事例をご紹介します。
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OpenStack Neutronの機能概要 - OpenStack最新情報セミナー 2014年12月
- 2. 本日のお題 •OpenStackNeutron •基本構成 •ML2 Pluginについて •ML2Pluginの新機能 •DVR •L3HA •IPv6 •NeutronPluginOpenContrailについて •OpenContrailの概要 •OpenContrailの機能と動作について
- 3. 自己紹介 •名前 •中嶋大輔 •所属 •ジュニパーネットワークス株式会社 •職種 •主にキャリア向けのネットワークエンジニア •最近はOpenContrail中心に活動 •趣味 •料理日本酒自転車
- 5. イノベーション: ジュニパーのDNA 16年間にわたる技術的進展 2006 2002 2004 1998 2007 2008 1999 2005 1996 2010 2011 2012 2009 M Series T Series Acorn IC Series FORTUNE1 THOUSAND#789 SSGSeries T1600 SRX Series EX Series MX 3D “Falcon” forMobility ACX MX Series PTX 5000 QFabric G $1.3B $2B $2.8B $2.3B $3.5B $3.3B $4.1B $4.4B 4800 従業員数 1500 売上 2500 3500 5300 7000 7200 8800 9000 設立 QFabric M MX2010 /2020 2013 $4.4B 9200 PTX 3000 Junos WebApp Secure Junos DDoS Secure Junos Spotlight Secure JunosV FireFly Juniper Networks Contrail MX 104
- 6. ジュニパーの戦略 High-IQ ネットワークとクラウドのリーディングプロバイダー CLOUD BUILDER HIGH-IQ NETWORKS 一元化した インテリジェンス & コントロール スイッチング ルーティング セキュリティ シリコン システム ソフトウェア
- 11. Neutronの基本的なモデル Neutronの実現するネットワーク •マルチテナントネットワーク •複数テナントのプライベートネットワーク制御 •テナント間の通信制御 •複数テナント間でのアドレス重複制御 •API経由の制御 •ベンダー固有のコンフィグの排除 •ネットワークを抽象化しネットワーク設定の自動化
- 12. Neutronの基本的なモデル 外部ネットワーク 203.0.113.0/24 仮想ネットワーク 10.0.0.0/24 仮想ネットワーク 192.168.0.0/24 仮想ネットワーク 10.0.0.0/24 仮想サーバ Namespace VIF VirtualPort 仮想L2ネットワーク 仮想サブネット 仮想ルータ SNAT/Floating IP DHCP DHCP DHCP
- 13. Neutronの基本的なモデル
- 14. Neutronの実装
- 15. Neutronの基本機能 •L2ネットワーク •複数のNovaCompute間でL2ネットワークを作成 •L3ネットワーク •仮想ネットワーク間ルーティング、外部ネットワーク接続、SNAT、FloagintIP •DHCPサーバ •仮想マシンへIPアドレスを割り当てるDHCPサーバ •メタデータ •メタデータサーバのProxyとして動作 標準的に実装される機能
- 16. Nova Compute API Client Neutronの構成概要 Neutronサーバの構造 intro to OpenStackQuantum / Dan Wendlandt –Quantum Hacker & PTL Horizon Nova User Script Neutron Server Neutron API net-create net-list router-list etc.. Neutron API Extentions NeutronPlugin DB Virtual Switch VM VM Nova Compute Virtual Switch VM VM
- 17. NeutronのPlugin •Open vSwitchPlugin •Cisco UCS/Nexus Plugin •Cisco Nexus1000v Plugin •Linux Bridge Plugin •Modular Layer 2 Plugin (ML2 Plugin) •NiciraNetwork Virtualization Platform (NVP) Plugin •RyuOpenFlowController Plugin •NEC OpenFlowPlugin •Big Switch Controller Plugin •CloudbaseHyper-V Plugin •MidoNetPlugin 色々なプラグイン •Brocade Neutron Plugin Brocade Neutron Plugin •PLUMgridPlugin •MellanoxNeutron Plugin MellanoxNeutron Plugin •EmbraneNeutron Plugin •IBM SDN-VE Plugin •CPLANE NETWORKS CPLANE NETWORKS •NuageNetworks Plugin •OpenContrailPlugin https://wiki.openstack.org/wiki/Neutron
- 18. ML2 Plugin
- 19. NeutronのPlugin •Neutron標準のプラグイン •複数のプラグインの同時利用が可能 •Type Driver •Flat •VLAN •GRE •VXLAN •Mechanism Driver •Open vSwitch •Linux Bridve •L2 Population •Vender ML2 Plugin ML2 type_drivers Flat mechanism_drivers VLAN VXLAN GRE Open vSwitch Linux Bridge L 2 Population Vender
- 20. NeutronのPlugin •使用するエージェント •Neutronサーバ •neutron-server •L2ネットワーク •neutron-openvswitch-agent •L3ネットワーク •neutron-l3-agent •DHCPサーバ •neutron-dhcp-agent •メタデータ •neutron-metadata-agent ML2 Plugin -VXLANとOpen vSwitchを使った場合
- 21. ML2-Pluginを使った場合の構成例 プロセスの配置とネットワーク構成(Icehouse 以前) ComputeNode NetworkNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Nova compute Neutron-openvswitchagent Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent NetworkNode Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent CloudControllerNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Data Network API Network Management Network External Network 外部ネットワーク ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent
- 22. ML2-Pluginを使った場合のプロセス 標準的なネットワークの例 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 26. ML2-Pluginを使った場合の通信フロー DHCP ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 27. ML2-Pluginを使った場合の通信フロー 同一仮想ネットワーク間通信 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 28. ML2-Pluginを使った場合の通信フロー 別仮想ネットワーク間通信 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 29. ML2-Pluginを使った場合の通信フロー SNATによる通信 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 30. ML2-Pluginを使った場合の通信フロー FloatingIPによる通信 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-TUN BR-INT BR-INT qrouter snat VM VM ComputeNode BR-TUN BR-INT VM VM Data Network dhcp dhcp
- 31. ML2-Pluginのまとめ •冗長化 •Network Nodeの冗長化 •Peace makerでの冗長化はあった •トラフィック集中問題 •仮想ネットワーク間の通信が必ずNetwork Nodeを経由してしまう •プロセス大量問題 •仮想ネットワーク(DHCP=enable)ごとにdnsmasqのプロセスが次々と・・・ Icehouse以前
- 32. ML2 Plugin の新機能
- 33. ML2-Pluginの新機能 •L3High Availability (L3 HA) •Networkノードの機能を冗長化 •Distributed Virtual Router (DVR) •仮想ネットワーク間の通信を処理し、Networkノードを経由しない通信を実現 •FloatingIPの処理を行い、ダイレクトに外部ネットワークと接続
- 34. ML2-Plugin DVRを使った場合の構成例 プロセスの配置とネットワーク構成(Juno以降) ComputeNode NetworkNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent NetworkNode Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent CloudControllerNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Data Network API Network Management Network Neutron-metadata agent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent External Network 外部ネットワーク
- 35. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合のプロセス 標準的なネットワークの例 ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT
- 38. ML2-Plugin DVRを使った場合のNamespace ネームスペースの例 同一Namespace
- 40. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー DHCP ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT Data Network
- 41. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー 同一仮想ネットワーク ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT
- 42. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー 別仮想ネットワーク ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT
- 43. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー SNAT ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT
- 44. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー Floating IP ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT fip
- 46. ComputeNode VM VM qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT ML2-Plugin DVRを使った場合の通信フロー Floating IP（実際はこう動いている） ComputeNode NetworkNode External Network 外部ネットワーク BR-EX BR-TUN BR-INT qrouter snat VM VM Data Network dhcp dhcp qrouter BR-EX BR-TUN BR-INT fip
- 48. ML2-Plugin L3 HAの概要 何を二重化したのか？ NetworkNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent NetworkNode Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent Neutron-openvswitchagent CloudControllerNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Data Network API Network Management Network External Network 外部ネットワーク ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent
- 49. ML2-Plugin L3 HAの概要 Network Nodeの冗長化 https://wiki.openstack.org/wiki/Neutron/L3_High_Availability_VRRP •IPアドレスの冗長化 •VRRP (keepalived) •NAT のステート同期 •conntracked（予定）
- 50. ML2-Plugin L3 HAの動作 VRRPの動作 外部ネットワーク •ルータ間でKeepalive送信 •片方がMasterとして動作 •仮想IPと仮想MACを送信 •Masterが仮想IPと仮想MACを ARP Replyとして送信 •インターフェイスの監視 •インターフェイスを監視し、特定イ ンターフェイスがダウンすると Master/Backupを切り替え Master Backup .254 .253 仮想IP 192.1681.1.254 仮想MAC: 00:00:5e:00:00:01 Default Gateway 192.168.1.254
- 51. ML2-Plugin L3 HAの動作 VRRPの動作 外部ネットワーク •Master側に障害が発生 •BackupがMasterに昇格 •GARPを送信し、ARPキャッシュ を更新させる Master .254 .253 仮想IP 192.1681.1.254 仮想MAC: 00:00:5e:00:00:01 Default Gateway 192.168.1.254 GARPを送信
- 52. ML2-Plugin IPv6サポート 仮想マシンへIPv6の割り当てが可能 •仮想ネットワークへIPv6がサポート •1つの仮想ネットワークへIPv4とIPv6の 両方割り当てが可能 •仮想マシンへのアドレス割当方法 •SLAAC •DHCPv6 Stateful •DHCPv6 Stateless
- 53. ML2-Pluginのまとめ •冗長化 •Network Nodeの冗長化 •トラフィック集中問題 •分散ルーティングか可能になった •しかしSNATはNetwork Node経由 •プロセス大量問題 •仮想ネットワーク(DHCP=enable)ごとにdnsmasqのプロセスが次々と・・・ •NameSpace大量問題 •ComputeNodeにもqrouterNamespaceが作成される。 Juno以降
- 54. OpenContrail
- 55. OpenContrailの概要 NeutronPluginとして動作 •Neutron基本機能との互換性 •OpenContrailの独自機能 •サービスチェイニングの実装 •ゲートウェイルータとの動的連携 •アナリティクス機能 •WebUI/ REST-API
- 56. OpenContrailの概要 BGPベースのVPN Source: https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-l3vpn-end-system-04 •BGP •インターネットゲートウェイ、 L3VPN PEやRoute reflector •Route-Server •XMPP経由でEnd-systemへ ルート情報などを送信 •End-System •ハイパーバイザ上のVPN DataForwarder
- 57. OpenContrailを使った場合の構成例 プロセスの配置とネットワーク構成 ComputeNode NetworkNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone Nova compute Neutron-openvswitchagent Neutron-metadata agent Neutron-dhcpagent Neutron-l3 agent OpenContrailController Configuration Node Analytics Node Control Node CloudControllerNode NeutronServer MariaDB/MySQL RabbitMQ Nova-API Nova Scheduler Keystone API Network Management Network 外部ネットワーク ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute Neutron-openvswitchagent ComputeNode Nova compute vRouterAgent Control/Data Network API Network
- 58. OpenContrail使った場合のプロセス 標準的なネットワークの例 ComputeNode OpenContrailController 外部ネットワーク NIC vRouter Control ComputeNode VM VM vRouteragent vRouter Control/Data Network SNAT VM VM vRouteragent SNAT
- 59. 一般的な通信フロー
- 60. vRouter VM VM vRouteragent vRouter SNAT VM VM vRouteragent SNAT OpenContrailを使った場合の通信フロー DHCP 外部ネットワーク ComputeNode OpenContrailController NIC Control ComputeNode Control/Data Network
- 61. vRouter VM VM vRouteragent vRouter SNAT VM VM vRouteragent SNAT ComputeNode ComputeNode OpenContrailを使った場合の通信フロー 同一仮想ネットワーク 外部ネットワーク OpenContrailController NIC Control Control/Data Network
- 62. vRouter VM VM vRouteragent vRouter SNAT VM VM vRouteragent SNAT ComputeNode ComputeNode OpenContrailを使った場合の通信フロー 別仮想ネットワーク 外部ネットワーク OpenContrailController NIC Control Control/Data Network
- 63. ComputeNode ComputeNode OpenContrailを使った場合の通信フロー SNAT 外部ネットワーク OpenContrailController NIC Control Control/Data Network vRouter VM VM vRouteragent vRouter SNAT VM VM vRouteragent SNAT
- 64. vRouter VM VM vRouteragent vRouter SNAT VM VM vRouteragent SNAT ComputeNode ComputeNode OpenContrailを使った場合の通信フロー Floating IP 外部ネットワーク OpenContrailController NIC Control Control/Data Network
- 66. サービスチェイニング 仮想サービスの組み合わせ Tenant NetworkA Internet Tenant NetworkA Tenant NetworkB FW Tenant NetworkA1 Tenant NetworkA2 FW NAT FW LB
- 67. サービスチェイニング ComputeNode ComputeNode Internet vRouter VM vRouter VM Tenant NetworkA Internet FW LB VM VM
- 68. ゲートウェイルータとの連携 •仮想ネットワークにRTを設定 •L3VPN / L2VPNとの動的な連携 仮想ネットワークとルートターゲット B A C A Data Center 1 WAN B D D A Data Center 2 TenantVPN Internet Gateway Router Gateway A A:Route Target : 64512:100 B: Route Target : 64512:200 C: Route Target : 64512:300 D: Route Target : 64512:400 A A
- 69. アナリティクス機能 •トラフィックの収集 •仮想ネットワーク単位 •仮想マシン単位 •フローの収集 •送信元/送信先 •プロトコル •ポート番号 •Syslog •ログの一元管理 豊富なアナリティクス機能
- 70. OpenContrailのまとめ •冗長化 •Network Nodeの冗長化 •トラフィック集中問題 •分散ルーティング •プロセス大量問題 •OpenContrailはシンプルなプロセス管理が可能 •DHCPなどはvRouterAgentが行う •NameSpace大量問題 •仮想ルータごとにAct/Stbの2つのNamespaceのみ作成 •オープンソース
- 71. OpenContrail適用事例
- 72. •拠点 •ヨーロッパ •用途 •PrivateCloud •VirtualPrivateCloud •外部MPLS接続 Pubric/ Private Cloud プロバイダ http://tcpcloud.eu/en/sluzby/virtual-private-cloud/
- 73. Thank you!
- 74. Appendix
- 75. OpenContrail •OpenContrailWeb •www.opencontrail.org •www.opencontrail.org/jp •OpenContrailWiki (日本語) •https://sites.google.com/site/opencontrailwiki/ •OpenContrailGroup(日本語) •https://groups.google.com/forum/#!forum/opencontrail-jp Getinformation!!