Open contraildays2014

INSIDE CONTRAIL
Open contrail day 2014 Spring

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SDN 実装モデル

代表的なSDNの実装：ホップバイホップ
コントローラーは通信を「フロー単位」
で細かく定義し、全てのSDN対応スイッ
チを制御・管理する。
フロー単位の細やかな制御が可能。
全てのスイッチはOpenFlowに対応する必要
があり、既存ネットワークでは利用できない
SDNコントローラ
ホップバイホップ型の特徴
・フロー単位でのきめ細やかなエンドツーエンドの制御が可能
・全てのスイッチはOpenFlow対応が必要
・スイッチの台数や全てのフローを管理するため、スケールに課題

代表的なSDNの実装：エッジオーバーレイ
SDNコントローラ
コントローラーは通信をVM単位で定義し、
オーバーレイスイッチをのみ制御・管理
する。
オーバーレイスイッチ間のNW機器は仮想
NWの情報は必要なく、既存のネットワーク
がそのまま利用可能。
オーバーレイ型の特徴
・VM単位で通信を制御し、オーバーレイスイッチのみを制御・管理する
ため処理が軽い
・既存ネットワークを利用可能
・コントローラの負荷が低いため、非常にスケーラブル

SDNでうれしいこと

CONTRAIL
オーバービュー

CONTRAIL OVERVIEW:
PROTOCOL OVERVIEW
SDNコントローラー
Configuration
SDNコントローラー
Configuration Analytics
Control
仮想マシン
仮想アプライアンス
VM VM
仮想マシン
仮想アプライアンス
VM VM VA
既存のIPネットワーク
トンネル
XMPP XMPPBGP
オーケストレータ
WAN, Internet
REST
BGP
BGP
vRoutervRouter
VA
ゲートウェイ
マルチベンダーのエッジルーター
ハイパーバイザーハイパーバイザー

CONTRAIL OVERVIEW:
CONTRAIL NODE OVERVIEW
Configuration
クラウドオーケストレーターとのインターフェイス
オーケストレーターから受信した情報をコンフィグ情報に変換
Control
vRouterやゲートウェイルータと接続する
ルーティング情報のアップデートなどを行う
Analitics
すべてのノードの情報を収集する
外部からのクエリを受け付け、データを返す役割ももつ
ルーティング情報を保持し、パケットデータの転送を行う
ProxyARPやNATなどの機能ももつ
vRouter

CONTRAIL
パケットウォーク

CONTRAIL OVERLAY TECHNOLOGY:
L3オーバーレイデータプレーン (MPLS/GRE)
VM
G1
VM
G2
Payload IP
Src = IP G1
Dst = IP G2
Server S1 Server S2
Eth
Src = MAC G1
Dst = MAC vRouter S1
Packet
vRouter S1 は VM G1のDefault Gateway

VM
G1
VM
G2
L3 forwarding table
VM G2 → vRouter S2のMPLSラベルをPush +
GREトンネル経由でServer S2に送信
Server S1 Server S2
Packet
Payload IP
Src = IP G1
Dst = IP G2

VM
G1
VM
G2
Server S1 Server S2
Payload IP
Src = IP G1
Dst = IP G2
MPLS
Label allocated
by vRouter S2
GRE IP
Src = IP S1
Dst = IP S2
Eth
Src = MAC S1
Dst = MAC S2
L2 forwarding table
MAC S2 → Switch X3
L2 forwarding table
MAC S2 → Switch X2
L2 forwarding table
MAC S2 → Server S2
Switch
X1
Switch
X2
Switch
X3
Packet

VM
G1
VM
G2
L3 forwarding table
VM G2 → MPLSラベルをはずし、VM G2へパケット転送
Server S1 Server S2
Payload IP
Src = IP G1
Dst = IP G2
Packet

VM
G1
VM
G2
Server S1 Server S2
Payload IP
Src = IP G1
Dst = IP G2
Packet
Eth
Src = MAC vRouter S2
Dst = MAC G2

CONTRAILのノード

CONFIGURATION NODE
Configuration Node
REST API
Server
Schema
Transformer
Orchestrator
REST
DHT DB
IF-MAP
server
Configuration
Node
Control
Node
Control
Node
IF-MAP
Distributed
Synchronization
Configuration
Node
DHT
DB
DHT
DB
Message Bus
Discovery
server
Compute
Node
Analytics
Node
1. REST API Serverはクラウドオーケストレータとの
Northbound REST インターフェイスを提供
2. DHT/NoSQL Database は設定情報を維持し、HA
を提供するために使用
3. Schema TransformerはREST API経由のハイレ
ベルデータモデルから、vRouterやゲートウェイ
ルーターが使用するローレベルなデータモデルへ
“コンパイル” する
4. IF-MAP はControl nodeへのローレベルデータモ
デルの転送に使用
5. Discovery serverはすべてのコントレイルサービス
のレジストリ。Discovery serverは、コントレイル
サービスが必要とする情報を提供する
6. Zookeeperはノードの情報を保持するDB
Zookeeper

CONTROL NODE
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
Control
Node
Control
Node
Compute
Node
Compute
Node
Configuration
Node
Configuration
Node
IF-MAP
XMPP
IBGP
IF-MAP
Client
Gateway
Routers
Service
Nodes
1. 全てのControl nodeはActive-Activeで動作
2. vRouterは冗長化のために、複数のControl node
に接続する
3. Control nodeは冗長化のために、複数の
Configuration nodeに接続する
4. 物理ゲートウェイやサービスノードにはBGPで接
続する
5. Control node間の連携はBGPを使用する
6. ProxiesはDNSなどの情報を提供する

ANALYTICS NODE
1. REST API Serverは解析アプリケーションへ
Northbound REST インターフェイスを提供
2. Query EngineはNoSQLから（Object Traces,
Flow Records, Syslogなどの情報を取得するの
に利用
3. DHT/NoSQL Database は拡張性と継続性のた
めに利用
4. Collectorはすべてのノード情報を収集しDHT
DBに保存
5. Rules Engine は特定のイベントで発生する情報
を自動的に収集する
Analytics Node
REST API
Server
Rules
Engine
Other
Analytics
Clients
Collector
All
Nodes
All
Nodes
Sande
sh
DHT DB Analytics
Node
Analytics
Node
Analytics Client
Generated API
UI, CLI
Application
Message Bus
Query
Engines
Query
Engines
Distributed
Synchronization
Sandesh
REST

COMPUTE NODE
Compute Node
vRouter Agent
Overlay tunnels
MPLS over GRE/UDP or
VXLAN
CONTRAIL CONTROLLER
XMPP
Eth1
Kernel
pkt0
User
Eth0
Config
VRFs
Policy
Table
1. vRouterはハイパーバイザカーネル内の Linux
BridgeやOVS moduleの代わりに使用する
2. vRouter はE-VPNやL3VPNの処理を行う
3. vRouter はセキュリティポリシー, NAT, Multicast,
ミラーリング, ロードバランスなどの処理を行う
4. ルーティング情報はポリシーに従って、自動的に
各ルーティングインスタンスに広告される
vRouter Forwarding Plane
Virtual
Machine
(Tenant A)
Routing
Instance
Flow
Table
FIB
Tap Interfaces (vif)
Routing
Instance
Flow Table
FIB
Virtual
Machine
(Tenant B)
Virtual
Machine
(Tenant B)

OPENSTACKとの
連携

CONTRAIL WITH CONTRAIL VM MAKING PROCESS:
OPENSTACK
Nova
Swift
Cinder
Neutron
Horizon
Keystone
Glance
Ceilometer
Heat
コンピュートノード
分散オブジェクトストレージ
ブロックストレージ
ネットワーク管理
Web管理コンソール / ダッシュボード
統合認証管理
イメージ管理
メータリング / リソース計測
オーケストレーションサービス

初期状態
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel

Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
VMを作成
Nova ServerからNova Agentへ
VM instanceを作成

仮想ポート情報を要求
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
TAPの作成

インターフェイスを作成
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
Neutron ServerへTAP情報を
送信

CONTRAIL WITH CONTRAIL VM MAKING PROCESS :
インターフェイスを作成
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
vRouter KernelへTAP
インターフェイスを追加

Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
CONTRAILへ接続
Neutron ServerからVMの
情報をContrailへ送信

Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
データの書き込み
受け取った情報をDBへ保存

データ変換
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
受け取った情報をContral の
データへ変換

IF-MAPへ転送
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
データをIF-MAPサーバへ
送信

CONTROL NODEへデータ転送
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
データをControl Nodeへ送信

COMPUTE NODEへ転送
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
データをXMPPに変換し、
vRouter Agentへ送信

ルーティングアップデート
Control Node
"BGP module"
Proxies
XMPP
IF-MAP
Client
Compute Node
Configuration Node
OpenStack
REST API
Server
Schema
Transformer
DHT DB
IF-MAP
server
Message Bus
vRouter
Agent
NovaVIF
Driver
Nova Agent
Nova Server
Neutron
Server
vRouter
Kernel
TAP情報を追加し、ルーティ
ングテーブルをアップデート

ノード間の接続

Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
CONTRAIL DISCOVERY PROCESS:
DISCOVERY SERVER
Control node
Control-node
Analytics node
opserver
Compute node
vnswad
Control node : 10.0.0.1
Analytics node : 10.0.0.2
Compute node : 10.0.0.3

Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Analytics Node
Collector
CONTROL NODE
Control node
IF-MAP
server
Control-node
Contrail-
nodemgr
Discovery serverへ
IP AddressとNode Typeを送信
Analytics
DB

CONTROL NODE
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Analytics Node
Collector
Control node
IF-MAP
server
Control-node
Contrail-
nodemgr
Control Nodeの情報を
DBに保存
Analytics
DB

CONTROL NODE
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Analytics Node
Collector
Control node
IF-MAP
server
Control-node
Contrail-
nodemgr
Analytics
DB
Control Node , Analytics Node
Configuration Nodeの情報を送信

CONTROL NODE
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Analytics Node
Collector
Control node
IF-MAP
server
Control-node
Contrail-
nodemgr
Analytics
DB
Configuration Node
Analytics Nodeに接続

COMPUTE NODE
Compute node
vnswad
Contrail-
nodemgr
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Control Node Analytics Node
Collector
Analytics
DB
Discovery serverへ
IP AddressとNode Typeを送信
"BGP module"
XMPP
IF-MAP
Client

Compute node
vnswad
Contrail-
nodemgr
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Collector
COMPUTE NODE
Analytics
DB
Compute Nodeの情報を
DBに保存
"BGP module"
XMPP
IF-MAP
Client

COMPUTE NODE
Compute node
vnswad
Contrail-
nodemgr
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Collector
Analytics
DB
Control NodeとAnalytics Node
の情報を送信
"BGP module"
XMPP
IF-MAP
Client

COMPUTE NODE
Compute node
vnswad
Contrail-
nodemgr
Configuration Node
Discovery
server
zookeeper Node DB
Collector
Analytics
DB
Control NodeとAnalytics Node
に接続
"BGP module"
XMPP
IF-MAP
Client

OPEN CONTRAIL
UPDATE

OPENCONTRAIL
Contrail は Open Sourceなソフトウェア
www.opencontrail.org.
JuniperバージョンもOpenSourceのバージョンと同じです
Uses proven stable standards. Production-Ready.
Permissive license
Apache 2.0
オープンソースなオーケストレーターとの統合
OpenStack, CloudStack

OPEN CONTRAIL UPDATE
Contrailの開発はGitHubに統合されました！
https://github.com/juniper

日本語での情報提供を始めます！
Wikiはじめました！
https://sites.google.com/site/opencontrailwiki/home

日本語での情報提供を始めます！
GoogleGroupsはじめました！
https://groups.google.com/forum/#!forum/opencontrail-jp

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