P4テストベッドについて - WordPress.com...2019/10/11  · マルチテナント •（恐らく）一般のP4スイッチにマルチテナント機能は無い •同一筐体で複数P4

P4テストベッドについて国立研究開発法人情報通信研究機構

総合テストベッド研究開発推進センター石井 秀治

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1. 自己紹介

2. 「総合テストベッド」について

3. P4テストベッド

4. 議論

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1. 自己紹介

2. 「総合テストベッド」について

3. P4テストベッド

4. 議論

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Who am I

•氏名：石井秀治（いしいしゅうじ）

•所属：国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）• 総合テストベッド研究開発推進センター

• テストベッド研究開発運用室

•主な業務内容• NICTが提供する総合テストベッドの運用/開発

• OpenFlow テストベッド RISE• NICT の中のお仕事

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My last ten years

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2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

OpenFlow の研究開発 OpenFlow テストベッド RISE の開発・構築・運用

総合テストベッドに関する開発・構築・運用

日本P4ユーザ会2019

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1. 自己紹介

2. 「総合テストベッド」について

3. P4テストベッド

4. 議論

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https://testbed.nict.go.jp/ より

テストベッド• https://ja.wikipedia.org/wiki/テストベッド (as of 27th Sep., 2019)

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システム開発において、現実の環境に近い状態で試験的に稼働させる際に用いるプラットフォームを指す。テストベッドを使うことで運用されているシステムに影響を与えず、実際に運用された際の問題を洗い出すことが出来る

総合テストベッド• NICTが提供する研究開発用実験ネットワーク環境

• 国内外にアクセスポイント• 最大100Gbpsの回線• L1, L2, L3• 仮想化サービス• PCクラスタ• SDN• IoT

• 4つのテストベッドから構成1. JGN2. StarBED3. RISE4. JOSE2019/10/11 日本P4ユーザ会2019 9

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“RISE” is …• Research Infrastructure for large-Scale network Experiments•広域OpenFlowテストベッド

• OpenFlowスイッチ• 仮想サーバ

• 2011年よりサービス開始• JGN上で構築されている

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RISE のネットワーク構成

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RISEに対する要件

1. ネットワークプログラマビリティ

2. マルチテナント

3. 既存インフラ（JGN）の利用

4. 監視・運用に対するコストが低い

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ネットワークプログラマビリティ

• OpenFlow

• Stanford 大の Nick McKeown 教授らが提案したSDN を実現する技術（2009）•特徴：Control Plane と Data Plane の分離•日本では、NEC がOpenFlowスイッチを製品化

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ネットワークプログラマビリティ• OpenFlow は成熟し、複雑になった• OpenFlowスイッチそのものをプログラマブルに

• “P4”はこの問題を解決できるか?

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マルチテナント

•同時に複数ユーザにOpenFlowスイッチ機能を提供したい• ユーザの数だけ、OpenFlowスイッチを用意するわけにはいかない

• NEC製OpenFlowスイッチには仮想化機能があった

• Virtual Switch Instance(VSI)• 最大１６ユーザ• OpenFlow 1.0 のみサポート

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マルチテナント• OpenFlow スイッチを全部ソフトウェア化

• Lagopus• RISE 4.0 を絶賛構築中

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既存インフラ上での構築• JGN-X（当時）のVLAN網の上に構築

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MAC アドレス学習問題• JGN のL2スイッチの MAC アドレス学習機能に影響•通常では、あり得ないトラフィックが発生しうる

•例：ホストAとホストBの間の経路• JGNのL2スイッチから見てホストAのMACアドレスが複数のポートに短期間に現れる

• Pseudo Wire によるカプセル化で解決

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限定されたトポロジー

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•最大収容ユーザ数：16•ループトポロジー：1

• ４ノード

•特定拠点にユーザが集中•ユーザ数を増やしたい•各拠点の利用率をなるべく同じに

2013年頃のトポロジー

どのように解決したのか?• Underlay(JGN) のトポロジーを柔軟かつ迅速に変更したい…•あれ？それって SDN?

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詳細はこちらを

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オペレーションコスト•テストベッド（実験ネットワーク）なので、様々なトラブルが…

• ループ• パケットロス• 期待した性能がでない• トラブルシューティングの支援

•オペレータも、提供している技術に対して深い知識が必要

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1. 自己紹介

2. 「総合テストベッド」について

3. P4テストベッド

4. 議論

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【再掲】RISEに対する要件

1. ネットワークプログラマビリティ

2. マルチテナント

3. 既存インフラ（JGN）の利用

4. 監視・運用に対するコストが低い

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P4 テストベッドに関する悩み

1. ユーザ

2. 広域 or ラボ

3. P4スイッチ

4. マルチテナント

5. オペレーションコスト

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ユーザ•海外のユーザは圧倒的に多い

• 2015年ごろから•日本のユーザはこれから増えるのだろうか？

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国内 海外

論文数 ～10 100~

活動 日本P4ユーザ会（2019~） WorkshopsHackathons(2015~)

（石井調査）

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広域 or ラボ

• RISEのように広域に展開する必要があるのか？• 保守が大変• 実環境に近い

•ラボのように1ヶ所でも良いのでは？• 例えば、StarBED の一部サーバを活用

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P4スイッチ

•各種P4スイッチは販売されているが…

•利用しているチップによっては癖があるらしい

• BMV2 ?• でも性能が

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マルチテナント

•（恐らく）一般のP4スイッチにマルチテナント機能は無い• 同一筐体で複数 P4 スイッチ機能を実現できない

• P4スイッチを複数台用意するのは不経済

•ソフトウェアスイッチ？

• Smart NICs + PC?

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オペレーション

•一般的なネットワークのオペレーションとはやや大きく異なる

•やんちゃな実験

•トラブルシューティング

•コンサルタント

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スモールスタートで

• RISE4.0 を改造し、ユーザ向け OFS を BMv2へ

•従来の RISE サービスと同等

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その次は？

•ハードウェアP4スイッチ?

•広域？ラボスタイル？

•マルチテナント？

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1. 自己紹介

2. 「総合テストベッド」について

3. P4テストベッド

4. 議論

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みなさんが欲しいP4テストベッドはどんなモノですか？

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