講演資料

ホワイトボックススイッチ動向
Okinawa Open Days 2015
2015/12/15
NTTソフトウェアイノベーションセンタ
石田渉
Copyright©2015 NTT Corp. All Rights Reserved.
自己紹介
• 名前 : 石田渉（いしだわたる）
• 所属 : NTTソフトウェアイノベーションセンタ
• 仕事 : ソフトウェア(特にOSS)の力でネットワークをより運用
しやすく、より高効率化するための研究開発
Now
Printing..
Ryu SDN Framework
osrg/ryu
GoBGP
osrg/gobgp
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1
ホワイトボックススイッチとは
従来ネットワーク機器
ホワイトボックススイッチ
ソフトウェア
ソフトウェア
ハードウェア
ハードウェア
• ソフトウェアとハードウェアは不可分
• Juniperハード上でCisco IOSは動
かない
• 大半のソフトウェアはクローズド
• ユーザによる機能追加が困難
• 従来ネットワーク機器を製造してきた
ODMベンダ製品
• 多くは台湾製
• ソフトウェアを含まない
• ユーザが選択 or 開発
ソフトウェアを含まない、ODMベンダ製スイッチ
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ホワイトボックススイッチ登場の歴史
1980~
ネットワーク機器誕生、パケット転送はCPU
1990~
2000~
スイッチングのハードウェアオフロード、カスタムチップの時代
汎用チップセットの登場、ハードウェアのコモディティ化
2010~
ネットワーク機器がムーアの法則に追い付くにはカスタムチップをやめるの
が一番だ Andy Bechtolsheim, a founder of Arista Networks 2012
ネットワーク機器もサーバ同様コモディティ化の
道を辿っている
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ホワイトボックススイッチの利用動機
• 運用の自動化
• 手動オペレーションは悪になりつつある
• ベンダロックインなく自動化機能を実装可能
• オペレーションチームの統合
• Linuxライクな運用によりサーバ・ネットワークチームを統合
•
「はじめは喧嘩するが、いずれ止む」 by Jonathan LaCour VP Cloud
Dreamhost
• 新機能の導入、既存技術の活用
• GoogleのDC内ルーティングは独自プロトコル
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ホワイトボックススイッチの利用動機
• 運用の自動化
• 手動オペレーションは悪になりつつある
• ベンダロックインなく自動化機能を実装可能
• オペレーションチームの統合
• Linuxライクな運用によりサーバ・ネットワークチームを統合
•
「はじめは喧嘩するが、いずれ止む」 by Jonathan LaCour VP Cloud
Dreamhost
• 新機能の導入、既存技術の活用
• GoogleのDC内ルーティングは独自プロトコル
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http://www.publickey1.jp/blog/15/google_compute_engine_1.html
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Facebook : ベンダからのメンテナンスメールを受け、自動的にトラフィックを迂回
させている。メンテナンス後、自動的に元に戻る
https://ripe71.ripe.net/presentations/4-DR-NMS-ng-v2.pdf
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ホワイトボックススイッチの利用動機
• 運用の自動化
• 手動オペレーションは悪になりつつある
• ベンダロックインなく自動化機能を実装可能
• オペレーションチームの統合
• Linuxライクな運用によりサーバ・ネットワークチームを統合
•
「はじめは喧嘩するが、いずれ止む」 by Jonathan LaCour VP Cloud
Dreamhost
• 新機能の導入、既存技術の活用
• GoogleのDC内ルーティングは独自プロトコル
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第二回ホワイトボックススイッチユーザ会より
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ホワイトボックススイッチの利用動機
• 運用の自動化
• 手動オペレーションは悪になりつつある
• ベンダロックインなく自動化機能を実装可能
• オペレーションチームの統合
• Linuxライクな運用によりサーバ・ネットワークチームを統合
•
「はじめは喧嘩するが、いずれ止む」 by Jonathan LaCour VP Cloud
Dreamhost
• 新機能の導入、既存技術の活用
• GoogleのDC内ルーティングは独自プロトコル
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10
http://www.wired.com/2015/06/google-reveals-secret-gear-connects-online-empire/
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マーケットの変化予測
@OCP summit 2015
• 既存ハードウェアのスケールメリットは減少
• 競争力維持のためには、大規模DC運用者以外も利用検討すべき
大規模DC向けハードウェアが今後市場でドミナント
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ホワイトボックススイッチの中身
Penguin Computing Arctica 4806XP
ASIC
CPU
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様々なホワイトボックススイッチベンダ
• どのベンダと組むかは今までネットワークベンダが持っていたノウハウ
• ユーザ, SIerにも同様のノウハウが必要となってくる
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ホワイトボックススイッチの中身
SDK
デバドラ
デーモン
OS
CPU
パケットの流れ
ASIC
• ASIC : パケット転送を行うスイッチの心臓部
• Broadcom社がマーケットリーダー
• 他にはIntel, Mellanox, Caviumなど
• CPU : スイッチの制御部 / OSが稼働
• ハイ・ミドルエンド : x86, ローエンド : ARM
• DRAM : 2~4GB, ストレージ : 4~32GB
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様々なスイッチASIC
• Broadcom
• StrataXGS : Trident+, Trident2, Trident2+, Tomahawk
• StrataDNX : Jerico, Qumran
• Mellanox
• SwitchX-2
• Cavium
• Xpliant
• Intel
• Fulcrum : FM6000, FM10K
• Barefoot
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スイッチASICの制御
SDK
デバドラ
デーモン
OS
CPU
パケットの流れ
ASIC
• 各社スイッチASICの制御はチップベンダから提供されるSDKを利用
• ネットワーク機器ベンダ、チップベンダがNDAを結び利用する想定
• ホワイトボックススイッチ利用の流れを受け各社オープンなSDKを発表
• Broadcom : OF-DPA, OpenNSL
• Mellanox : OpenEthernet, OCP SAI
• Barefoot : P4
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OCP(Open Compute Project)とは
• Facebookが発起人
• ハードウェアのオープンソース化を推進する団体
• 設計図、仕様を公開していく場
• 標準化団体ではない
• Microsoft, Apple, IBM, HP, Dell, Intel, Cisco等150社を超え
る企業が参加
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OCP(Open Compute Project)とは
• ネットワークのオープン化を推進するサブプロジェクトもある
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OCP Networking これまでの成果
OpenNSL
(Broadcom)
SAI(Microsoft, Mellanox...)
SDK
ONIE
(Cumulus)
デバドラ
パケットの流れ
Alpha switch
デーモン
OS
CPU
FBOSS(Facebook)
Open Network Linux
(Big Switch)
ASIC
Accton switch Mellanox switch
• 様々なコンポーネントがOCP Networkingに提供されている
• ハードウェアだけでなくソフトウェアのContributionも目立つ
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OCP Networking これまでの成果 ONIE
OpenNSL
(Broadcom)
SAI(Microsoft, Mellanox...)
SDK
ONIE
(Cumulus)
デバドラ
パケットの流れ
Alpha switch
デーモン
OS
CPU
FBOSS(Facebook)
Open Network Linux
(Big Switch)
ASIC
Accton switch Mellanox switch
• ONIE : Network OS(NOS) インストール環境
• ファームウェアとしてスイッチにインストールされ出荷
• ONIE対応NOSなら非常に簡単に(再)インストール可能
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OCP Networking これまでの成果 SAI
OpenNSL
(Broadcom)
SAI(Microsoft, Mellanox...)
SDK
ONIE
(Cumulus)
デバドラ
パケットの流れ
Alpha switch
デーモン
OS
CPU
FBOSS(Facebook)
Open Network Linux
(Big Switch)
ASIC
Accton switch Mellanox switch
• Switch Abstraction Interface(SAI)
• 異種ASICに対応した共通API
• Microsoftが中心となり進めている
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OCP Networking これまでの成果 ONL
OpenNSL
(Broadcom)
SAI(Microsoft, Mellanox...)
SDK
ONIE
(Cumulus)
デバドラ
パケットの流れ
Alpha switch
デーモン
OS
CPU
FBOSS(Facebook)
Open Network Linux
(Big Switch)
ASIC
Accton switch Mellanox switch
• FBOSS
• ASIC制御にOpenNSLを利用
• 上位アプリケーションにThrift APIを提供
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OCP Networking これまでの成果 ONL
OpenNSL
(Broadcom)
SAI(Microsoft, Mellanox...)
SDK
ONIE
(Cumulus)
デバドラ
パケットの流れ
Alpha switch
デーモン
OS
CPU
FBOSS(Facebook)
Open Network Linux
(Big Switch)
ASIC
Accton switch Mellanox switch
• Open Network Linux(ONL)
• 14種類のホワイトボックススイッチをサポート
• 周辺デバイス(ファン、温度センサ、LED)の制御APIの提供
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様々なネットワークOS
• 商用
• Cumulus Linux – Cumulus Networks
• Switch Light OS – Big Switch Networks
• PicOS – Pica8
• OcNOS – IP Infusion
• OSS
• ONL(Open Network Linux) – Big Switch Networks
• OPS(Open Switch) - HP
• Ubuntu Snappy – Canonical (*ONIE非対応)
* SDN Japan 2016 1/15 ネットワークOSパネルにて各OSの特徴については踏み込んで議論した
いと思っています。聞きたいことがある方は教えていただければ議題に盛り込みます！
* Cumulus, ONL, OPSはハードウェアがなくてもVM版で遊べます
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ホワイトボックススイッチな世界観
ASIC制御
A
B
C
ルーティング
A
B
C
モニタリング
CLI
A
B
A
A
B
C
ロギング
A
B
C
A
B
OS
B
C
ハードウェア
C
• 各コンポーネントを分離、選択可能に
• ソフトウェアについてはOSSベースに
ホワイトボックス
スイッチ
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妄想) 相互接続性が重要でなくなる？
GoBGP
* GoBGP : https://github.com/osrg/gobgp
ONL
ハードウェア A
GoBGP
GoBGP
Cumulus
OPS
ハードウェア C
ハードウェア B
• ルーティングソフトウェアの相互接続性
• 大事だったのは同一のソフトウェアの利用が困難なため
• ハード、OSが異なっても同じソフトウェアを動かせるなら
相互接続性の大部分は担保されるのでは
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ホワイトボックススイッチの課題
• 商用OSについては既に導入実績がある
• 商用導入したユーザの経験談が聞きたい
• 国内でもSIerのノウハウ蓄積に伴い導入が増えそう
• KDDIも導入を発表
• OSSを中心にした導入は依然ハードルが高い
• まずは実験、生活ネットワークから！
• 運用者目線
• 導入コストを上回るメリットは自社システム・自動化シ
ステムとの統合など自分たちで作らないと生み出し辛い
• 導入コストを下げるためCumulusはCiscoライクなCLI導
入をすべきか検討中らしい
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今後の流れ
• WDM(光波長多重通信)装置のホワイトボックス化
• サイズ2UのWDM装置の登場
• DC間ネットワークでの利用を想定
• OpenConfigでのモデリングも
• OpenConfig : Google, MS, BTらによるYANGモデル
• シャーシ型ルータのホワイトボックス化
• バックプレーンを有した大容量ルータ
• ToRだけでなくSpine, Coreルータもホワイトボックス化
が進む
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まとめ
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