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Wakame-vnet / Open Source Project for Virtual Network & SDN
Wakame-vnet is a toolkit for Virtual Networking based on the Edge Networking Architecture. The user can freely design own L2/L3 network on top of physical network using Wakame-vnet.
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Wakame-vnet / Open Source Project for Virtual Network & SDN
- 1. OSSだけで実装する 仮想ネットワークの全て 株式会社あくしゅ ⼭山崎泰宏 (axsh.jp / @sparklegate)
- 2. 株式会社あくしゅ • IaaS基盤 “Wakame-‐vdc”を ゼロから開発する会社 • OSSとして公開 • 開発、メンテナンス • プロフェッショナルサービス • 導⼊入⽀支援 • カスタマイズ • 技術教育
- 3. 開発当初(2009)からの コンセプト • Wakame-‐vdc (Virtual Data Center) • 「データセンターを丸ごと仮想化しよう！」 • 「データセンターをポケットに⼊入れて 持ち運べるようにしよう！」 • 「世界中のデータセンターを ひとつのコンピュータにしよう！」 • 必要な技術要素 • Virtual Server / Virtual Network / Virtual Storage • SDNは本コンセプトの実現に向けて、 重要な考え⽅方の⼀一つ
- 4.
- 5. NNTTTT PPCC CCoommmmuunniiccaattiioonnss IInncc.. WWeebbAARREENNAA VVPPSS CClloouudd
- 6. KKYYOOCCEERRAA CCoommmmuunniiccaattiioonn SSyysstteemmss,, CCoo..,, LLttdd.. GGrreeeennOOffffiiccee UUnniiffiieedd CClloouudd
- 7.
- 8. ネットワークの機能 • 2010/04 ... ファーストリリース (Ruby) • 2010/11 ... エッジネットワーキング構成に • Linux NetfilterによるSecurity Groupsが動作 • Tagged VLANを⼀一切切使わずに実現した • 2011/12 ... OpenFlow 1.0対応 • Trema + OVS 1.6 • Security Groupsを移植 • 2012/03 ... 仮想ネットワークの実現 • オーバレイでL2マルチテナントを実現 • VMが複数NICを持ち、それぞれ任意に作成された 異異なるネットワークへ接続できる
- 9. 弊社の周�辺動向� 二〇一二年頃 • VDCのコンセプトは良良い • でも、今のところSecurity Groupsだけでも⼗十分 • 仮想ネットワークについては、 IaaSに内蔵してあるよりも 独⽴立立性の⾼高いプロダクトとして利利⽤用したい • プロプライエタリ製品が多く、 無償で気軽に試せるオープンソース製品とか ないの？
- 10.
- 11.
- 12. Data Center Physical Network データセンターの ネットワークモデル WAN Edge Network LAN Edge Network Resources External Network (Internet) General Servers Appliance Servers Storage Servers Data Center Network Internet DNAT / LB Tunnel & SNAT / DHCP / DNS Physical / Virtual Server Cluster
- 13. エージェントを分散配置 Data Center Network Internet Physical / Virtual Server Cluster パケットを コントロールするために、 Agentsを配置する
- 14. メッセージキューによる 連携 Data Center Network Internet Physical / Virtual Server Cluster Queue Agentは、 相互にメッセージを交換し、 連携しながら動作をする
- 15. エージェントと その他コンポーネント • vna (Virtual Network Agent) • Open vSwitch 1.10.xの設定を変更更するのが主な役⽬目 • Trema-‐edgeによるOpenFlow 1.3のコントローラを内蔵する • vnmgr (Virtual Network Manager) • データセンター全体のネットワーク構成を把握し、 vnaへの司令令塔となる • その他、MySQLをバックエンドとした 永続的データベースアクセスのサービスを提供する • vnapi (Virtual Network API) • Web APIのエンドポイントになる • 外部システムから、vnmgrへ指⽰示を引き渡す連携窓⼝口 • vnctl (Virtual Network Controller) • コマンドラインインターフェイス • vnapiと対話する エージェント その他 コンポーネント
- 16. 全体像 Data Center Network Internet Physical / Virtual Server Cluster Queue vna vna vna vna vna vna vnmgr vnapi vna OpenFlow Controller (Trema Edge) OpenFlow Switch (OVS 1.10) OF1.3 vnctl https http
- 17. Control Program Control Program Network OS Packet Forwarding Packet Forwarding Packet Forwarding OpenFlow Protocol スイッチネットワーク データセンター全体に 散らばるスイッチ資源を 管理理するもの スイッチネットワークに 対する司令令を出す 任意のプログラム SDNのモデル
- 18. Virtual Network (Multi-‐Tenant) Security Group (Firewall) Open vSwitch Open vSwitch Open vSwitch Virtual Network Manager vna vna vna Trema-‐edgeTrema-‐edgeTrema-‐edge OpenFlow 1.3 RubyレベルでのCall ZeroMQによる通信 RubyレベルでのCall Unix Socket通信 各コンピュートノード内の 独⽴立立したOVS群 VM VM VM VM VM VM 貸し出される仮想マシン群 今回の場合
- 19. Data Center Physical Network デプロイメント WAN Edge Network LAN Edge Network Resources External Network (Internet) General Servers Appliance Servers Storage Servers
- 20. 物理サーバへの配置 Data Center Physical Network LAN Edge Resources Physical Server Physical Server Open vSwitch vna eth0 eth1 eth0 eth1 Management Line Public Line VM VM VM VM Open vSwitch vna General Servers
- 21. 仮想と物理のレイヤ分け Physical Server Physical Server Open vSwitch vna eth0 eth1 eth0 eth1 Management Line Public Line VM VM VM VM Open vSwitch vna Virtual Server Virtual Network (Virtual L2 / L3) Physical Network (Physical L2 / L3) Physical Server
- 22. パケットの物理転送方式 • ⼀一般によく知られた⽅方法 • GRE Tunnel • VXLAN (予定) • 独⾃自の⽅方法 • MAC2MAC
- 23. MAC2MAC • ARPのブロードキャストドメインをコントロールして 物理理L2配下をアイソレートする⼿手法 • ブロードキャストパケットを、 MACアドレスを頼りにユニキャスト通信するため、 この名前で呼んでいる • Pros. • ⾼高速 • カプセリングしないためパケットが太らない • 通常のL2スイッチでも動作する • 他の製品には無さそう • Cons. • 物理理L3を越えられない (その時はトンネリングを使う)
- 24. その他の ネットワーク機能 • GRE Tunnel / VXLAN • 物理理L3を越えた際のMAC2MACの代替⼿手法 • 物理理ネットワーク構成を⾒見見て、⾃自動で適⽤用する • 仮想ルータ • 分散したままエッジで処理理ができるルータ • Security Groups(開発中) • 動的なファイアウォール機能 • External IP • いわゆるNAT • グローバルIPアドレスと、 ローカルIPアドレスの相互変換を⾏行行う
- 25. できるだけエッジで応答する 例) DHCP Server 各VMが仮想ネットワークへ放出するDHCP Discoveryは、 Open vSwitch上でフックされ、OF1.3に乗ってvnaへ到達する。 vnaはパケットクラフトし、DHCPの応答をする。 Physical Server Physical Server Open vSwitch vna eth0 eth1 eth0 eth1 Management Line Public Line VM VM VM VM Open vSwitch vna
- 26.
- 27. br0 VM-‐5 Vif eth0 Vif vna3 vna VM-‐6 br0 VM-‐3 Vif eth0 Vif vna2 vna VM-‐4 br0 VM-‐1 Vif eth0 Vif vna1 VM-‐2 vnadbavnmgr Demo Environment Virtual Network-‐1 10.102.0.0/24 Virtual Network-‐2 10.102.0.0/24 172.16.20.11 172.16.30.11172.16.20.12 物理理Segmentが異異なる Router eth1eth1eth1 dhcp dhcp dhcp 管理理⽤用ネットワーク 191.168.2.0/24 VIF / Same IP Addr Range / L2-‐L3
- 28. ご覧頂くデモ • Virtual Networkを構築して仮想マシンを起動する • 仮想マシンからのIPアドレス取得要求を 分散DHCPで応答し、付与する • ２つのVirtual Network間の疎通確認をする • MAC2MAC • GRE Tunnel (Full-‐mesh)
- 29.
- 30. 現在開発中のもの • Packet Filtering • vif毎にSecurity Groups + Firewallルールを 設定できる機能 • WAN Edge Networking • External IP (グローバルIPアドレスのNAT) • 既存LANへの拡張 • 仮想ネットワークと既存LANの接続を提供 • 双⽅方向の通信を橋渡しするゲートウェイ
- 31. まとめ • Wakame-‐vnetは、分散したOVSを管理理し、 エッジオーバレイ仮想ネットワークを OSSだけで実現できます • 物理理ネットワーク上に、 任意の仮想ネットワークを複数構築できます • OpenFlow 1.3に対応しています • OVS 1.10系 • Trema-‐edge • 近⽇日公開いたします • Ruby / LGPL 3