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VMware NSXがサポートするトンネル方式について
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VMware NSXがサポートするトンネル方式について
1.
VMware NSXがサポートするトンネル方式について ヴイエムウェア(株) ネットワーク&セキュリティー事業部 テクニカルリーダ 進藤 資訓 © 2014
VMware Inc. All rights reserved
2.
自己紹介 l 進藤 資訓(しんどう もとのり) / @motonori_shindo l 略歴 u l 東京電力、カーネギーメロン大学、アセンド、コサイン、プロキシム、ファイ ブ・フロント、ニシラ、ヴイエムウェア 目標 u 歌って踊れるエンジニア -2©
2014 VMware Inc. All rights reserved
3.
VMware NSXがサポートするトンネル方式 l GRE (Generic
Routing Encapsulation) l STT (Stateless TCP Transport) l VXLAN (Virtual Extensible LAN) -3© 2014 VMware Inc. All rights reserved
4.
STT (Stateless Transport
Tunneling) l Nicira / VMware が提唱する L2 over L3 トンネル (Encapsulation)手法 u l draft-davie-stt-03.txt Why yet another L2 over L3 tunneling ? u 性能 u 多くのコンテクスト情報 u Multi-Path 特性 u ソフトウェア指向 -4© 2014 VMware Inc. All rights reserved
5.
TSO (TCP Segmentation
Offload) l 最近の(ここ4〜5年に出た)NICには様々なハードウェア・アク セラレーション機能が搭載されている u l TSOは、通常OS(ソフトウェア)が行わなければいけない Segmentation処理をNICがハードウェアで行ってくれる u l RSS、GSO/TSO、Checksum Offload、etc. 最大64K bytesのパケットを送れる à Context Switchを劇的に減らせる NICには “TCP” に見えるようなパケットでEncapsulationして やる事により、TSOのメリットを享受できる! -5© 2014 VMware Inc. All rights reserved
6.
Encapsulation / Segmentation
処理の流れ IP (20) TCP’ (20) STT (18) IP (20) TCP’ (20) STT (18) IP (20) TCP’ (20) IP (20) TCP’ (20) L2 Frame (up to ≒ 64K) Payload 1 Payload 2 (HWによる) Segmentation 処理 Payload n -6© 2014 VMware Inc. All rights reserved
7.
TCP-like ヘッダー
0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Source Port | Destination Port | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Sequence Number(*) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Acknowledgment Number(*) | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Data | |U|A|P|R|S|F| | | Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window | | | |G|K|H|T|N|N| | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Checksum | Urgent Pointer | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ -7© 2014 VMware Inc. All rights reserved
8.
STT ヘッダー 0
1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Version | Flags | L4 Offset | Reserved | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Max. Segment Size | PCP |V| VLAN ID | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | + Context ID (64 bits) + | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Padding | data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ + | | -8© 2014 VMware Inc. All rights reserved
9.
スループットとCPU使用率 (Gbps) 10 出典: http://networkheresy.com/2012/06/08/the-overhead-of-software-tunneling/ (%) 100 9 90 8 80 7 70 6 60 5 50 4 40 3 30 2 20 1 10 0 0 Linux Bridge OVS
Bridge スループット OVS-GRE CPU (Receive) OVS-STT CPU (Send) -9© 2014 VMware Inc. All rights reserved
10.
Multi-Path 特性 l 背景 u l East-Westトラフィックの増大に対応するため、Multi-PathによるFabricネッ トワークが広く用いられるようになってきている。 要件 u u l 1つのフローは同じパスを通ること マルチパスを有効に活用するために十分なエントロピーを持つこと STTによる対応方法 u u 1フローから作られるSTTパケットは、同じsrc/dst IP
address / port numberを持つようにする 元のパケットのフロー情報のハッシュを取り、STTのTCPヘッダのsrc port numberとして使う - 10 © 2014 VMware Inc. All rights reserved
11.
Multi-Pathを意識したEncapsulation 元パケット IP (20) TCP’ (20) STT
(18) Ether IP TCP Data TCP src port # Hash (src/dst MAC addr, src/dst IP addr, src/dst port number, etc.) - 11 © 2014 VMware Inc. All rights reserved
12.
VXLAN l Arista / Broadcom
/ Cisco / VMware / Citrix / RedHat らが中心に提唱 u draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan-04.txt l VLAN ID (12bit) を VNI (24bit) に拡張 l UDP/IPでEncapsulation u L3オーバーレイ u マルチパス l ハードウェアで処理し易いように設計 l エコシステムの形成 - 12 © 2014 VMware Inc. All rights reserved
13.
トンネルは適材適所 Virtual Network Physical Copper Cable WORLD Third
party hardware Controller VXLAN Cable Hypervisor VXLAN Cable Hypervisor STT Cable - 13 © 2014 VMware Inc. All rights reserved
14.
ネットワーク仮想化とトンネリング u u トンネリング(Encapsulation) 方式はネットワーク仮想化の重要な一部であ るが、すべてではない。 Control Plane
の作り方によって、まったく異なった特性を持つようになる § Hop by Hop vs Overlay § Proactive vs Reactive § Flooding vs non-Flooding § Multicast-based vs Multicast-less § Centralized vs Distributed § Network-oriented vs Server-oriented u トンネリング(Overlay)をしても、うまく設計・実装すれば性能的に問題にな ることはない。 - 14 © 2014 VMware Inc. All rights reserved
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