データセンタネットワークの取り組み
サイトオペレーション本部 インフラ技術3部
村越 健哉
Copyright 2018 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.
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自己紹介
• 村越 健哉(むらこし けんや)
• サイトオペレーション本部 インフラ技術3部 部長
• 第6代/第7代 黒帯 〜ネットワーク〜
• 2012年からヤフーへ
• プロダクションネットワーク全般を担当
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アジェンダ
• ネットワーク概要
• Backbone Network
• Data Center Network
• 苦労している点
• データセンタネットワークの取り組み
• Design
• Box/Chip
• Automation
ネットワーク概要
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ネットワーク概要
Internet
EDGE(CDN)
Backbone
Network
Data Center
Network
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ネットワーク概要
Internet
EDGE(CDN)
Backbone
Network
Data Center
Network
Yahoo! JAPAN
Network Infra
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ネットワーク概要
Internet
EDGE(CDN)
Backbone
Network
Data Center
Network
Yahoo! JAPAN
Network Infra
サーバ:80,000
VM:100,000
ルータ:70+
コアスイッチ:200+
ロードバランサ:600+
エッジスイッチ:4500+
マネージメントスイッチ:3000+
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ネットワーク概要
Internet
EDGE(CDN)
Backbone
Network
Data Center
Network
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Backbone Network
東北
東京
大阪
九州
AS 24572 AS 23816
Internet Internet
CDN
CDN
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Actapio, Inc.
AS24572
Actapio, Inc.
AS23816
AS18140
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Actapio, Inc.
Actapio, Inc.
IngressZilla
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Backbone Network
東北
東京
大阪
九州
CDN
CDN
AS 24572 AS 23816
Internet Internet
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Backbone Network
東北
東京
大阪
九州
CDN
CDN
AS 24572 AS 23816
Internet Internet
対外接続 500Gbps以上
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Backbone Network
東北
東京
大阪
九州
CDN
CDN
AS 24572 AS 23816
Internet Internet
対外接続 500Gbps以上 動画トラフィックは7〜8割
ニュース動画、GYAOなどにより
North-Southのトラフィックは増加傾向
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Backbone Network
東北
東京
大阪
九州
CDN
CDN
AS 24572 AS 23816
Internet Internet
対外接続 500Gbps以上 動画トラフィックは7〜8割
ニュース動画、GYAOなどにより
North-Southのトラフィックは増加傾向
IF増速、機器のグレードアップ
=Scale Upで対応
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ネットワーク概要
Internet
EDGE(CDN)
Backbone
Network
Data Center
Network
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Data Center Network
・・・ ・・・
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Data Center Network
Backbone
Aggregation
(棟 or フロア集約)
1棟 or 1フロア 1棟 or 1フロア 1棟 or 1フロア
・・・ ・・・
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Data Center Network
・・・ ・・・
ToRのトータルトラフィックは?
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Data Center Network
九州DCのエッジ uplink
Total Traffic
東北DCのエッジ uplink
Total Traffic
・・・ ・・・
約3.6 Tbps 約1.5 Tbps
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Data Center Network
・・・ ・・・
全拠点で約10Tbps
対外接続500Gbpsの20倍
九州DCのエッジ uplink
Total Traffic
東北DCのエッジ uplink
Total Traffic
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Data Center Network
HadoopやComputeとストレージ分離などにより
East-Westトラフィックが急激に増加
・・・ ・・・
全拠点で約10Tbps
対外接続500Gbpsの20倍
九州DCのエッジ uplink
Total Traffic
東北DCのエッジ uplink
Total Traffic
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Data Center Network
Traditional Network CLOS Fabric Network(zone security)
・・・ ・・・
East-Westに弱い East-Westに強い
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Data Center Network
• Janog38 ヤフーのIP CLOS ネットワークを参照
• https://www.janog.gr.jp/meeting/janog38/download_file/clos.pdf
・・・・・
Internet
・・・・・
Spine
Core
Router
Layer3
Layer2
ルーティング経路はECMP
(Equal Cost Multi Path)
eBGP
・・・・・ ・・・・・
4x40G
AS6500
AS65101 AS65102 AS651xx AS651xy AS65301 AS65302 AS653xx AS653xy
リンク間は/31
で節約
leaf配下は/26や/27
BFDで素早く検知
Bidirectional Forwarding Detection
BGPのAS番号はPrivate ASを利⽤
ACL
(zone security)
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苦労している点
• Traditional Networkの更改
• 20年以上の歴史
• それぞれの時代に応じたネットワーク機器・構成
• 保守費、保守期限、故障との戦い
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ネットワーク概要 まとめ
• North-South トラフィック
• 動画トラフィックにより増加傾向
• Scale Upで増速、増強し対応
• East-West トラフィック
• Hadoop、ストレージネットワークなどにより急激に増加
• Scale Upでは限界のため、Scale Outで対応
• zone securityでCLOS Fabric ネットワークを構築
• 歴史のあるネットワーク更改に苦労
データセンタネットワーク
の取り組み
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データセンタネットワークの取り組み
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データセンタネットワークの取り組み
Facebook Yahoo! JAPAN
Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW
Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra
Software
NWメーカー
OS
FBOSS
NWメーカー
OS
EOS Cumulus
NX-OS
Junos
Chip
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
Box NWメーカー
OCP
(Wedge, Backpack)
NWメーカー Arista White Box
Cisco
Juniper
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Design
Facebook Yahoo! JAPAN
Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW
Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra
Software
NWメーカー
OS
FBOSS
NWメーカー
OS
EOS Cumulus
NX-OS
Junos
Chip
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
Box NWメーカー
OCP
(Wedge, Backpack)
NWメーカー Arista White Box
Cisco
Juniper
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Design
Traditional Network CLOS Fabric Network(zone security)
ACL
ACL 同じセキュリティポリシー
であれば構築可能
L3
L2
・・・ ・・・
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Design
• ACL数がコアスイッチで最大110,000以上
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Design
• ACL数がコアスイッチで最大110,000以上
分散が必要
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Design
• iptablesベースのセキュリティ管理システムを開発
• 開発環境で最終テスト中
・・・ ・・・
様々なセキュリティポリシーが
共存可能
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Box/Chip
Facebook Yahoo! JAPAN
Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW
Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra
Software
NWメーカー
OS
FBOSS
NWメーカー
OS
EOS Cumulus
NX-OS
Junos
Chip
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
Box NWメーカー
OCP
(Wedge, Backpack)
NWメーカー Arista White Box
Cisco
Juniper
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Box/Chip
• 汎用ASICとカスタムASIC
• 安く、タイムリーな速度のIFを利用 → 汎用ASIC(Broadcomなど)
• Inbound TelemetryなどカスタムASICでしかできないことも検討中
• 昔:メーカー冗長
• 今:Chip Diversity
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Box/Chip
• Advent Calendar 2017 参照
• データセンタネットワークの取り組みとFacebook Backpack
• https://techblog.yahoo.co.jp/advent-calendar-2017/datacenternetwork_backpack/
Fabric1 Fabric2 Fabric3 Fabric4
LC1-L LC1-R LC2-L LC2-R LC3-L LC3-R LC4-L LC4-R
Backpack
swp1〜16 swp17〜32
ECMP
BGP
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Net work OS
Cumulus®
Linux®
Net work OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Network OS
Cumulus®
Linux®
Net work OS
Cumulus®
Linux®
Net work OS
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Automation
Facebook Yahoo! JAPAN
Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW
Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra
Software
NWメーカー
OS
FBOSS
NWメーカー
OS
EOS Cumulus
NX-OS
Junos
Chip
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
汎用ASIC
(Broadcomなど)
カスタム
ASIC
Box NWメーカー
OCP
(Wedge, Backpack)
NWメーカー Arista White Box
Cisco
Juniper
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Automation
• Janog40 ソフトウェアエンジニアが ネットワーク部隊に来ていろいろ やってみた 参照
• https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/application/files/9015/0103/0898/janog40-soft-ando-00.pdf
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Automation
• Janog40 ソフトウェアエンジニアが ネットワーク部隊に来ていろいろ やってみた 参照
• https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/application/files/9015/0103/0898/janog40-soft-ando-00.pdf
既存のネットワーク機器は自動化、可視化
ができている
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Automation
• Apstra AOS:CLOS Fabricに特化した自動化ツール
• Intentベース(アドレス、ラック数、アップリンク帯域などを定義するだけ)
• Config自動生成
• ケーブルミス、障害解析、Telemetryなど運用向上
自前でできないものをカバー
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Automation
• 国内DC Hadoopネットワーク リプレース
100G
BGP, ECMP
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DCNW取り組み まとめ
• Hyper Scale(OTT)の良いところをうまく取り入れる
• Design
• 新しいセキュリティ管理システム
• CLOS Fabric Network
• Box/Chip
• Chip Diversity
• 新しい取り組みとしてFacebook Bakcpack
• Automation
• 自前運用ツール
• CLOS Fabricに新しい運用ツール(Apstra)
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YJTC18 A-1 データセンタネットワークの取り組み

  • 1.
  • 2.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. 自己紹介 • 村越 健哉(むらこし けんや) • サイトオペレーション本部 インフラ技術3部 部長 • 第6代/第7代 黒帯 〜ネットワーク〜 • 2012年からヤフーへ • プロダクションネットワーク全般を担当
  • 3.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. アジェンダ • ネットワーク概要 • Backbone Network • Data Center Network • 苦労している点 • データセンタネットワークの取り組み • Design • Box/Chip • Automation
  • 4.
    ネットワーク概要 Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved.
  • 5.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 Internet EDGE(CDN) Backbone Network Data Center Network
  • 6.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 Internet EDGE(CDN) Backbone Network Data Center Network Yahoo! JAPAN Network Infra
  • 7.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 Internet EDGE(CDN) Backbone Network Data Center Network Yahoo! JAPAN Network Infra サーバ:80,000 VM:100,000 ルータ:70+ コアスイッチ:200+ ロードバランサ:600+ エッジスイッチ:4500+ マネージメントスイッチ:3000+
  • 8.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 Internet EDGE(CDN) Backbone Network Data Center Network
  • 9.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Backbone Network 東北 東京 大阪 九州 AS 24572 AS 23816 Internet Internet CDN CDN
  • 10.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Actapio, Inc. AS24572 Actapio, Inc. AS23816 AS18140
  • 11.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Actapio, Inc. Actapio, Inc. IngressZilla
  • 12.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Backbone Network 東北 東京 大阪 九州 CDN CDN AS 24572 AS 23816 Internet Internet
  • 13.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Backbone Network 東北 東京 大阪 九州 CDN CDN AS 24572 AS 23816 Internet Internet 対外接続 500Gbps以上
  • 14.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Backbone Network 東北 東京 大阪 九州 CDN CDN AS 24572 AS 23816 Internet Internet 対外接続 500Gbps以上 動画トラフィックは7〜8割 ニュース動画、GYAOなどにより North-Southのトラフィックは増加傾向
  • 15.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Backbone Network 東北 東京 大阪 九州 CDN CDN AS 24572 AS 23816 Internet Internet 対外接続 500Gbps以上 動画トラフィックは7〜8割 ニュース動画、GYAOなどにより North-Southのトラフィックは増加傾向 IF増速、機器のグレードアップ =Scale Upで対応
  • 16.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 Internet EDGE(CDN) Backbone Network Data Center Network
  • 17.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network ・・・ ・・・
  • 18.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network Backbone Aggregation (棟 or フロア集約) 1棟 or 1フロア 1棟 or 1フロア 1棟 or 1フロア ・・・ ・・・
  • 19.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network ・・・ ・・・ ToRのトータルトラフィックは?
  • 20.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network 九州DCのエッジ uplink Total Traffic 東北DCのエッジ uplink Total Traffic ・・・ ・・・ 約3.6 Tbps 約1.5 Tbps
  • 21.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network ・・・ ・・・ 全拠点で約10Tbps 対外接続500Gbpsの20倍 九州DCのエッジ uplink Total Traffic 東北DCのエッジ uplink Total Traffic
  • 22.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network HadoopやComputeとストレージ分離などにより East-Westトラフィックが急激に増加 ・・・ ・・・ 全拠点で約10Tbps 対外接続500Gbpsの20倍 九州DCのエッジ uplink Total Traffic 東北DCのエッジ uplink Total Traffic
  • 23.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network Traditional Network CLOS Fabric Network(zone security) ・・・ ・・・ East-Westに弱い East-Westに強い
  • 24.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Data Center Network • Janog38 ヤフーのIP CLOS ネットワークを参照 • https://www.janog.gr.jp/meeting/janog38/download_file/clos.pdf ・・・・・ Internet ・・・・・ Spine Core Router Layer3 Layer2 ルーティング経路はECMP (Equal Cost Multi Path) eBGP ・・・・・ ・・・・・ 4x40G AS6500 AS65101 AS65102 AS651xx AS651xy AS65301 AS65302 AS653xx AS653xy リンク間は/31 で節約 leaf配下は/26や/27 BFDで素早く検知 Bidirectional Forwarding Detection BGPのAS番号はPrivate ASを利⽤ ACL (zone security)
  • 25.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. 苦労している点 • Traditional Networkの更改 • 20年以上の歴史 • それぞれの時代に応じたネットワーク機器・構成 • 保守費、保守期限、故障との戦い
  • 26.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. ネットワーク概要 まとめ • North-South トラフィック • 動画トラフィックにより増加傾向 • Scale Upで増速、増強し対応 • East-West トラフィック • Hadoop、ストレージネットワークなどにより急激に増加 • Scale Upでは限界のため、Scale Outで対応 • zone securityでCLOS Fabric ネットワークを構築 • 歴史のあるネットワーク更改に苦労
  • 27.
  • 28.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. https://code.facebook.com/posts/1782709872057497 データセンタネットワークの取り組み
  • 29.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. データセンタネットワークの取り組み Facebook Yahoo! JAPAN Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra Software NWメーカー OS FBOSS NWメーカー OS EOS Cumulus NX-OS Junos Chip 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC Box NWメーカー OCP (Wedge, Backpack) NWメーカー Arista White Box Cisco Juniper
  • 30.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Design Facebook Yahoo! JAPAN Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra Software NWメーカー OS FBOSS NWメーカー OS EOS Cumulus NX-OS Junos Chip 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC Box NWメーカー OCP (Wedge, Backpack) NWメーカー Arista White Box Cisco Juniper
  • 31.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Design Traditional Network CLOS Fabric Network(zone security) ACL ACL 同じセキュリティポリシー であれば構築可能 L3 L2 ・・・ ・・・
  • 32.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Design • ACL数がコアスイッチで最大110,000以上
  • 33.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Design • ACL数がコアスイッチで最大110,000以上 分散が必要
  • 34.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Design • iptablesベースのセキュリティ管理システムを開発 • 開発環境で最終テスト中 ・・・ ・・・ 様々なセキュリティポリシーが 共存可能
  • 35.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Box/Chip Facebook Yahoo! JAPAN Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra Software NWメーカー OS FBOSS NWメーカー OS EOS Cumulus NX-OS Junos Chip 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC Box NWメーカー OCP (Wedge, Backpack) NWメーカー Arista White Box Cisco Juniper
  • 36.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Box/Chip • 汎用ASICとカスタムASIC • 安く、タイムリーな速度のIFを利用 → 汎用ASIC(Broadcomなど) • Inbound TelemetryなどカスタムASICでしかできないことも検討中 • 昔:メーカー冗長 • 今:Chip Diversity
  • 37.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Box/Chip • Advent Calendar 2017 参照 • データセンタネットワークの取り組みとFacebook Backpack • https://techblog.yahoo.co.jp/advent-calendar-2017/datacenternetwork_backpack/ Fabric1 Fabric2 Fabric3 Fabric4 LC1-L LC1-R LC2-L LC2-R LC3-L LC3-R LC4-L LC4-R Backpack swp1〜16 swp17〜32 ECMP BGP Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Net work OS Cumulus® Linux® Net work OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Network OS Cumulus® Linux® Net work OS Cumulus® Linux® Net work OS
  • 38.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Automation Facebook Yahoo! JAPAN Design CLOS Fabric NW CLOS Fabric NW Automation Home Grown Tool Home Grown + OSS + Apstra Software NWメーカー OS FBOSS NWメーカー OS EOS Cumulus NX-OS Junos Chip 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC 汎用ASIC (Broadcomなど) カスタム ASIC Box NWメーカー OCP (Wedge, Backpack) NWメーカー Arista White Box Cisco Juniper
  • 39.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Automation • Janog40 ソフトウェアエンジニアが ネットワーク部隊に来ていろいろ やってみた 参照 • https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/application/files/9015/0103/0898/janog40-soft-ando-00.pdf
  • 40.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Automation • Janog40 ソフトウェアエンジニアが ネットワーク部隊に来ていろいろ やってみた 参照 • https://www.janog.gr.jp/meeting/janog40/application/files/9015/0103/0898/janog40-soft-ando-00.pdf 既存のネットワーク機器は自動化、可視化 ができている
  • 41.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Automation • Apstra AOS:CLOS Fabricに特化した自動化ツール • Intentベース(アドレス、ラック数、アップリンク帯域などを定義するだけ) • Config自動生成 • ケーブルミス、障害解析、Telemetryなど運用向上 自前でできないものをカバー
  • 42.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. Automation • 国内DC Hadoopネットワーク リプレース 100G BGP, ECMP
  • 43.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved. DCNW取り組み まとめ • Hyper Scale(OTT)の良いところをうまく取り入れる • Design • 新しいセキュリティ管理システム • CLOS Fabric Network • Box/Chip • Chip Diversity • 新しい取り組みとしてFacebook Bakcpack • Automation • 自前運用ツール • CLOS Fabricに新しい運用ツール(Apstra)
  • 44.
    Copyright 2018 YahooJapan Corporation. All Rights Reserved.