NetFPGAでOpenFlowを柔軟に活用するShowNetデモ [Interop Tokyo 2016]
SDN/NFVサービスチェイニングのデモの中で、OpenFlowを今よりもさらに柔軟に使うコンセプトデモも含まれていました。
数年前と比べると、OpenFlowの仕様や実装が進化しているので、OpenFlowでできることは増えています。しかし、現在のOpenFlowは主にマッチと書き換えを行うものなので、直接計算は行えません(コントローラに判断を仰ぐ方法はありますが、それだとリアルタイムな処理は困難です)。
そこで、今年のShowNetではNetFPGA-SUMEとOpenFlowを使ってハッシュ計算を伴うロードバランシングを実現しています。
デモの内容としては、以下のようなものです。
- イーサネットフレームは、NetFPGAを通過してからLagopusへとパケットが転送される。
- OpenFlowで負荷分散をするための例として、送信元IPアドレスと宛先IPアドレスでハッシュして、イーサネットフレームに含まれる送信元イーサネットアドレスを書き換える。
- NetFPGAは、ハッシュ結果を送信元イーサネットアドレス下位8ビットにマーキングをしていって、OpenFlowは送信元イーサネットアドレスの48ビットをマッチして使って転送。
- NetFPGAに入ってくるイーサネットフレームは、上位のルータからなので、そもそも入力は毎回同じ送信元イーサネットアドレスだけど、NetFPGAが下位8ビットを変更する。
この他に、OpenFlowのフローエントリ数を減らす工夫(微調整)も行われています。
今回サーバ上で動いているVMは8台なので、3bitで全てのVMを指定できます。NetFPGAはそのまま8bitに埋め込み、Lagopusのルールは送信元MACアドレスのうちマスクを使って下位3bitのみを見ています。
8bitでは全てのパターンを指定するのに256個のフローエントリが必要になりますが、下位3bitを見るだけであれば8エントリのみで全てのVMにトラフィックを転送することができます。これによって、OpenFlowでIPアドレスをマッチして転送するのと同じことを、8個のフローエントリで実現しています。
L3な機能(VirNOS含む)が使われるときは、ARP解決のために、OpenFlowで宛先イーサネットアドレスを宛先とするL3デバイスのMACアドレスに書き換えています。
NetFPGAを使ったデモは、NOCメンバーがShowNet 2016のために独自開発されたものです。なかなかマニアックですが、こういうの大好きです。
LagopusとNetFPGA（上に基盤むき出しで乗っているのがPCIカード用給電されたNetFPGA）