Trema day #5 LT

1. エクストリームな
ネットワーク機器テスト環境の実現
Yohei Kuga @sora_workwork
Trema Day #5 LT

2. 今日の話
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ネットワークテスタHWが持つ高精度な試験機能をネッ
トワークSWツールに適応したい
実装はNIC(FPGA+PCIe) + Linux device driver
Ixia Chassis
http://www.ixiacom.jp/products/chassis/ixia-chassis-family-quick-reference-sheet

3. アプローチ 1: Userspace Dataplane
Control plane
Control plane
Data plane
software
Data plane
Device
hardware
Device
Existing hardware
tester
Our approach

4. アプローチ 2: Timing API
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パケット送受信タイミング管理をNICにOffload
Userspaceからパケットごとに送信タイミングを指定
精度は8ns, 相対時間と絶対時間をサポート
Scheduled TX using
timestamp
RX w/ timestamp
on the hardware
traffic
Userspace
read(2)
NIC
write(2)

5. 2つの時間の指定方法
NIC内にPHYと同じClock sourceを用いた48 bit counterを用意
各パケットのRX timestamp && TX Timing 制御に利用
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Global mode (絶対時刻を指定)
o App: forwarding, dummynet
Local mode (相対時刻を指定)
o 最初の送信パケットからの相対的な遅延を指定
o App: Network testing

6. アプローチ 3: Programmable Interface
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Ethernet Character device [HotSDN13]
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Fileでパケットシナリオを保存 -> `cat`でreplay

7. アプローチ 3: Programmable Interface
Packet sending
$ echo “0000000000000000 FFFFFFFFFFFF 0022CF63967B 8899 23 …“
>/dev/ethpipe/0
Port mirroring
$ cat /dev/ethpipe/0 | tee /dev/ethpipe/0 > /dev/ethpipe/1
MAC address filtering
$ grep ‘FFFFFFFFFFFF’ /dev/ethpipe/0 > /dev/ethpipe/1
VLAN untagging
$ sed -e 's/8100 00 01 //' < /dev/ethpipe/0 > /dev/ethpipe/1

8. サンプルシナリオ
PC1
Userspace
nsping.sh
NIC
(FPGA)
PC2
NIC
(FPGA)
Userspace
10ms.sh

9. 1 #!/bin/bash
$ ./10ms.sh < /dev/ethpipe/0
2
3 delay=$(( 10000000 / 8 ));
# 10ms
4 while true; do
5
read pkt;
6
if [[ $pkt =~ ^[0-9A-F]{16} ]]; then
7
recv_ts=${pkt:0:16};
8
frame=${pkt:16};
9
10
printf "%016X$framen"
11
12
$(( 16#$recv_ts + 10#$delay )) > /dev/ethpipe/1;
fi
13 done

10. ...
PING_REQ=“9000000000000000 ${ETH_HDR} ${IP_HDR} ${ICMP_HDR} ${PING_ID} …”
while true; do
PING_NO=$(( ${PING_NO} + 1 ))
PING_NO_TMP=`printf "%04dn" ${PING_NO}`
echo $PING_REQ >/dev/ethpipe/0
# Sending
while true; do
read pkt
if [[ $pkt =~ "${PING_ID} ${PING_NO_TMP:0:2} ${PING_NO_TMP:2:4}" ]]; then
TX_TIME=`cat /sys/kernel/ethpipe/local_time1`
RX_TIME=${pkt:0:16}
printf "RTT: %d nsn" $(( (0x${RX_TIME} - 0x${TX_TIME}) * 8 ))
break
fi
done
sleep 1
done
$ ./nsping.sh < /dev/ethpipe/0

11. アプリケーション
送受信タイミングを制御できると色々遊べる
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Middlebox
o latency emulation
“Extreme” network testing
o RFC2544, Cable checker, Infer the underlay topology, E2E
bandwidth estimation
Generic purpose network IO
o Order of packet receiving, Jitter and congestion control, packet
pacing

12. おしまい