Vyatta 201310

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Vyatta 201310

  1. 1. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAで実装するネットワーク監視 三好 健文 株式会社イーツリーズ・ジャパン 1
  2. 2. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 (株)イーツリーズ・ジャパン 2 ハードウェアWebキャッシュサーバ Since 2006 http://e-trees.jp/index.php/製品/freeocean/ 最大スループット: 1Gbps 最大同時処理コネクション数: 50万 秒間同時接続数: 約2万HTTPリクエスト 最大消費電力: 約160W
  3. 3. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAとは 独自の回路を実現できるハードウェア 特定の処理を低消費電力で高性能処理 デバイスに近い処理を簡単に実現 自由なI/Oポートの定義 ASIC開発のプロトタイプとして 特定用途向け少数生産の製品として 3 http://www.micron.com/about/news-and-events/events/xfest-2012 http://japan.xilinx.com/products/boards-and-kits/EK-K7-KC705-G.htm
  4. 4. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAの応用事例 4 1) http://www.thenewstribe.com/2012/11/01/infotech-becomes-pakistans-first-netezza-certified-ibm-partner/ 2) http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20110502/191552/ 1) 2) DB,金融,油田探索
  5. 5. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 用途に応じたFPGAソリューション 5 exStick 10/100Mbps 10Gbps 1Gbps 制御機器 シリアルの置換 演算コンポーネント ストリーム処理 高解像度動画 もっとストリーム処理 @29,800円 *1 *1 @500,000円 @250,000円 *1 *1) ボード+ボード限定のUDP/IP IPコア付きの価格(2013年10月時点) FPGA e7UDP/IP IPコア Apps Apps Apps・・・
  6. 6. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 用途に応じたFPGAソリューション 6 exStick 10/100Mbps 10Gbps 1Gbps 制御機器 シリアルの置換 演算コンポーネント ストリーム処理 高解像度動画 もっとストリーム処理 @29,800円 これを使ってネットワーク監視システムを作ってみよう *1 *1 @500,000円 @250,000円 *1) ボード+ボード限定のUDP/IP IPコア付きの価格(2013年10月時点) FPGA e7UDP/IP IPコア Apps Apps Apps・・・ のプロト
  7. 7. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAで実現するネットワーク監視 7 対象とするノードにpingを打つ 帰ってくる回数をカウントする ちゃんと帰ってくれば生きてる!! FPGAシステム 監視対象 監視対象 監視対象 NW
  8. 8. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 もう少し詳細な実装 8 10.0.0.1 10.0.0.100 10.0.0.100 10.0.0.200 192.168.10.100 192.168.10.200 255.255.255.255 255.255.255.255 ∼∼ ∼∼ ROM:1Mbit (最大16Kエントリ) FPGA 10.0.0.1 0 10.0.0.2 0 10.0.0.3 255 10.0.0.4 0 192.168.10.199 0 RAM: 1Mbit (ex. 最大128Kエントリ) ∼∼ ∼∼ NW 設定,制御 結果 対象ホストのリスト 結果 ICMP Request/Reply(UDP)
  9. 9. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 ハードウェアの中身は分からなくもOK 9 FPGA 設定,制御 結果 cmdcmdcmdcmd addraddraddraddr lenlenlenlen data data data data data data data data ∼∼ ∼∼ data data data data data data data data ∼∼ ∼∼ 0x01: result read 0x21: config read 0x22: config write 0x31: start 0x32: running? write_target_list(list) start_ping_counter() wait_ping_counter() read_result (UDP)
  10. 10. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 動作の様子 10 ICMPRequest/Reply Rubyスクリプトで設定,制御 tcpdumpで動作確認
  11. 11. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAの中の動作の様子 11 Replyを待っている時間(=145μ秒) Requestの出力にかかる時間(=14μ秒) MacBook Air mid 2012とThunderbolt-Etherアダプタ経由で直結
  12. 12. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAを使うメリット/デメリット vsソフト 監視システムにおけるパケット送出の完全コントロールが可能→○   : クロックレベルで動作が確定 PCとは異なる故障特性→○ 消費電力→○ (一概に比較するのは,とても難しいけど.) 電源ONですぐ起動→○ 運用ノウハウ活用→ OSなし,単機能→○/ 操作性→ : あれもこれも,というのは難しい 柔軟性→△ : 高位合成でプログラマビリティは向上/HWリソースとの勝負 12 ランニングコスト 操作性 ハードウェアならではの特徴
  13. 13. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 FPGAを使うメリット/デメリット vsソフト 監視システムにおけるパケット送出の完全コントロールが可能→○   : クロックレベルで動作が確定 PCとは異なる故障特性→○ 消費電力→○ (一概に比較するのは,とても難しいけど今回のHWは1W未満) 電源ONですぐ起動→○ 運用ノウハウ活用→ OSなし,単機能→○/ 操作性→ : あれもこれも,というのは難しい 柔軟性→△ : 高位合成でプログラマビリティは向上/HWリソースとの勝負 13 ランニングコスト 操作性 ハードウェアならではの特徴
  14. 14. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 まとめと今後の展望 ICMP Request/Replyを利用したFPGAによる ネットワーク監視システムのプロトタイプを紹介 Requestの多重発行→並列化による高速化 Syslog/SNMPなど標準ツール群との連携 あれもこれもはFPGAでできない のを補う 他の確立済みのサービスをFPGA化...? 14 一言でまとめると 今後の展望
  15. 15. VYATTA USERS MEETING Autumn 2013 10Gbps@FPGAの世界 15 おまけ 10GbE 2524 cycle (12.620u秒) 251 cycle (1.255u秒) 32Byte 1460Byte 0 2.5 5 7.5 10 スループット(Gbps) ペイロードサイズ

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