cisco vms: Оркестрация и архитектура nfv для управляемых...

Cisco vMS: Оркестрация и архитектура NFV для управляемых услуг

Владислав Патенко Инженер-консультант

23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

Содержание

Рыночные тенденции

Обзор технологии NFV

Обзор решения vMS

Дополнительная информация

Ожидания рынка по услугам облачного VPN

Global VPN Forecasts Global VPN Market Share

Источник: AMI Research, Cisco® BTA 2015

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2014 2019

10 13

26 32

5 8

15

$70B

$45B

Cloud Hosted MPLS IP Pt-Pt

2014 2019

15%

34%

85% 66%

Service Providers Other Providers

$70B

$45B

3

$116 млрд возможностей для операторов связи к 2019

$140 $153 $166 $180 $194 $215 $236 $0

$0 $4

$14 $31

$50 $69

$0 $0

$9 $15

$25

$36

$47

$0

$50

$100

$150

$200

$250

$300

$350

$400

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Миллиардов

$

Новые клиенты

Существующие клиенты, заменяющие решение

Поддержка текущих решений

Рост рынка (15%) и замена решений (23%)

$140 $153

$179

$209

$250

$301

$351

23% существующие клиенты, которые переходят на решения vMS

15% Увеличение рынка за счет новых клиентов

Источник: AMI – Cisco ITaaS study 4

Network Functions Virtualization (NFV)

Инициатива NfV

§  Анонсирована на мероприятии “SDN and OpenFlow World Congress” в городе Darmstadt, в октябре 2012г Предпосылки:

§  Развитие облачных технологий §  Увеличение производительности x86 §  Стандартизация и повсеместное использование Ethernet §  Технологии автоматизации предоставления услуг

Ожидания от внедрения §  Уменьшение CAPEX и OPEX §  Быстрое развертывание услуг §  Гибкость в предоставлении услуг

Не является SDN, но может использовать технологии SDN– API, Контроллеры

5 Extract from ”Network Functions Virtualisation – Introductory White Paper

Традиционные сети SDN

NVF

NfV = Перевод сетевой инфраструктуры на виртуализированную серверную инфраструктуру, обычно x86

Архитектура ETSI MANO

23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 6

Computing Hardware

Storage Hardware

Network Hardware

Hardware resources

Virtualisation Layer

Virtualised

Infrastructure Manager(s)

VNF Manager(s)

VNF 2

Orchestrator

OSS/BSS

NFVI

VNF 3

VNF 1

Virtual Computing Virtual Storage Virtual Network

NFV Management and Orchestration

EMS 2

EMS 3

EMS 1

Service, VNF and Infrastructure Description

Or-Vi

Or-Vnfm

Vi-Vnfm

Os-Ma

Se-Ma

Ve-Vnfm

Nf-Vi

Vn-Nf

Vl-Ha

NFV Management & Orchestration

NFV-O (NFV Orch.)

Virtual Infra Manager

VNF 1 VNF 3 VNF 2

NSO (Оркестратор

NFV)

OpenStack / vCenter

(VIM)

On-

Vi

Продукты Cisco в архитектуре ETSI MANO

VNF-M (VNF

Managers)

VNF-M (VNF

Manager)F Managers)

ESC (VNFM)

Vnfm-Vi

OSS / BSS

NFVI

Hardware Resources

Compute Network Storage

EMS 1 EMS 3 EMS 2

VNF VNF VNF

Os-Ma

Ve-Vnfm

Nf-Vi Virtualization Layer

KVM / ESXi Virtual Network Virtual Storage

Vn-Nf

Se-Ma

Nfvo-Vnfm

KVM / ESXi VTS

NSO (Оркестратор NFV)

Доступность Cisco VNF

8

Мобильность SP

Управление

Голос и Видео

Available

MME vPC

Available Unified Border

Element CSR1Kv

Available

SDN Controller XNC

Available Network VIM

SDN Controller VTC

Available Private Cloud Orchestrator

CIAC

Available

AAA Server PAR

Available

Home Agent vPC

Available

vCDN

CSR1Kv

Available Enterprise SDN Policy Controller

APIC-EM

Available Cross-Domain Orchestration

NSO

Available Common Mgmt

Console Prime Central

Available Home Network Management Prime Home

Available

SaMOG vPC

Available

Cloud DVR

Cloud DVR

Available Open SDN Controller

ODL

Available Network Device

Management Prime Network

Available Network Services

Controller PNSC

Available Multicast Manager

CMM

Available

ANDSF vPC

Available Call Control

(PBX) Presence CUCM, CUPS

Available WAN

Orchestration WAE

Available Network VIM

SDN Controller PPM

Available Service Fulfillment

RT-OSS Prime Fulfillment

Available VNF Manager

Mobile CTCM

Available

PCEF vPC

Available Unified

Messaging Unified Unity

Available NFV Orchestration Config Automation

NSO

Available DNS, DHCP

Server PNR

Available Device Config

Automation Config Engine

Available Process

Orchestrator PO

Available Enhanced

Charging Service vPC

Available

Contact Center

Unified CC/CC Exp

Available VNF Manager

Business NSO-ESC

Available Optical Network

Management Prime Optical

Available

Analytics Prime Analytics

Available Residential vCPE,

Virtualized BB vBNG

Available

FW, NAT vPC

Available Cloud Hosted Conference

Webex

Available

Application Control Policy & Automation

APIC

Available Provisioning

Manager Prime Provisioning

Available Network Modeling

Simulation CML / VIRL

Available

PCRF BroadHop

Available

DPI vPC

Available Video

Conferencing MCE8000

Available Service Catalog

PSC

Available Infrastructure

Manager Prime Infrastructure

Available UCS / Server

Manager UCS Director

Available Enterprise Scheduler

Tidal

Доступность Cisco VNF

9

Сетевая инфраструктура

Безопасность

Шлюзы

Available CPE / Routing

(IGP, BGP, mCast) CSR1Kv

Available

IPA SLA CSR1Kv

Available

vPE / VRV9000 XRv

Available LNS

BRAS / ISG CSR1Kv

Available Firewall / Zone Based Firewall

CSR1Kv

Available

Email Security vESA

Available Route

Reflector CSR1Kv

Available

LISP, OTV CSR1Kv

Available Load Balancer

Citrix / F5 Third Party

Available Wi-Fi Access

Gateway CSR1Kv

Available

NAT CSR1Kv

Available

Web Security vWSA

Available

Provider Edge CSR1Kv

Available L2TPv3, VXLAN CSR1Kv

Available VTF / vPE-F (VPP Based)

VTF

Roadmap

BNG Gateway xRV

Trials

CG-NAT CSR1Kv

Available (EOL)

DPI vSCE

Available Radio Aware

Routing CSR1Kv

Roadmap Routing, VPN, FW,

IPS, Content Filtering, WAN Acc.

vMX (Meraki)

Roadmap BNG Control

Plane xRV

Roadmap HNBGW, HeNBGW

vPC

Available IPSec, SSL,

VPN CSR1Kv

Available Identity Services

Engine vISE

Available AVC (DPI),

AppNav CSR1Kv

Available

WAAS vWAAS

Available DDOS

RAD / Arbor Third Party

Available

PGW, GGSN vPC

Available

IPS CSR1Kv

Available

EZVPN CSR1Kv

Available

AAA, DHCP CSR1Kv

Available

vSwitch (N1Kv) Nexus 1000v

Roadmap Load Balancer,

4-to-6 SW Conc. xRV

Available

SGW / SGSN vPC

Available Firewall / Zone

Based FW, NAT ASAv

Available

DMVPN CSR1Kv

Available

WCCPv2 CSR1Kv

Available Network Analysis

Module vNAM

Available Wireless LAN

Controller vWLC

Available

eWAG, ePDG vPC

Available IPSec, SSL

VPN ASAv

Available

FlexVPN CSR1Kv

Available PfR

(PfR MC, BR) CSR1Kv

Roadmap BGP FlowSpec

Controller XRv

Available Mobility Services

Engine vMSE

Available

PDSN vPC

Available

NG-IPS SourceFire

Available

GETVPN CSR1Kv

Обзор решения vMS

10

Офис

Услуги следующего поколения

11

Новые возможности для бизнеса с использованием технологий SDN и NVF

Публичное облако

Виртуальное частное облако

vCPE

• Автоматизация – открытая платформа для интеграции VNF и приложений • Поддержка традиционной и виртуализированной сетей • Возможность контроля клиентом

Сайт оператора

Частное облако

Централизованный ЦОД оператора

VNF & приложения

Междоменная оркестрация

Распределенные или централизованные функции NFV

Офис



Интернет HQ

Сеть Интернет

Безопасный MPLS

Офис


` Публичное облако

HQ

Безопасный MPLS INET INET

Облако оператора связи

Интернет

Офис


` Публичное облако

HQ

Безопасный ШПД INET INET


Интернет

Virtual Managed Services (VMS) Сценарии обеспечения доступа

Операторы и корпоративные заказчики

Общая оркестрация и автоматизация Портал самообслуживания и инструментарий по управлению

Поддержка приложений Оптимизация под облако Безопасность Оптимизация WAN Гибкое ценообразоваие

Cloud VPN Cloud MPLS Cloud IWAN


12

OVS VPP

Open SDN Control

IPSec

IWAN

Функциональная архитектура VMS Функциональная архитектура решения

Портал оператора

VIPS FW &

Security

Open APIs

Портал пользователя

Функциональные пакеты VMS

CSR1kv ASAv WSAv vIPS

Интернет

Защищенная сеть

ЦОД Compute / Network / Storage

MPLS VPN

CPE Cust-A

CPE Cust-A

CPE Cust-B

CPE Cust-B

Domain Control (DC)

13

Архитектура vMS


Архитектура Cisco vMS

Elastic Services Controller (VNFM)

Портал самообслуживания

Network Services Orchestrator (NFVO)

REST API REST API

OSS/BSS

CPE

Функциональность PnP Zero Touch Provisioning

OpenStack (VIM)

CSR1Kv ASAv

Сервер

X86

Шлюз Интернет

WSAv

Заказ услуги

Первичная настройка

VPN: IPSec, IP Overlay, MPLS

PnP Server

DCI/PE

VTF OVS

Контроллер SDN

15

Портал самообслуживания

•  Интерфейс для запуска процесса создания услуги

•  Поддержка RBAC •  Заказа услуги с помощью подготовленного сценария

•  Выбранные значения впоследствии передаются через API в NSO.

•  2 Модуля §  Front-End: Стилизован под заказчика §  Back-end: Используется для управления услугами,

который впоследствии могут быть заказаны

16

Обзор Cisco Network Services Orchestrator Ранее: Tail-f NCS

Network Element Drivers (NEDs)

Service Manager

Device Manager

Физические устройства

Виртуальные устройства

•  VNFM •  Контроллеры •  EMS и NMS

Сетевые приложения

Модель услуги

Модель устройства

Приложения

REST, NETCONF, Java, Python, Erlang, CLI, Web UI

NETCONF, REST, SNMP, CLI, другие

Инженеры •  Модели данных для услуги и устройства

•  Структурированное представление:

•  Экземпляра услуги •  Параметров и состояния сети

•  Связывание процедуры изменения услуги и конфигурации устройства

•  Транзакционность •  Поддержка разных производителей и протоколов

17

Архитектура NSO

PnP Server

Transaction Database (CDB)

Open PnP

Service Manager

Device Manager

Network Element Drivers

x86 ISR Virtual

Экземпляр услуги Экземпляр услуги Экземпляр услуги

Первичная настройка (ZTD)

Метод для доступа к ZTD

База данных хранит текущие и будущие параметры услуг и оборудования

Service Manager формирует разницу конфигурации услуги

Device Manager формирует разницу конфигурации для устройства

Network Element Drivers формирует конфигурацию в формате устройства

Экземпляр услуги, созданные на базе модели в формате Yang

Domain Controller

Rest/NetConf/Yang

Network Services Orchestrator

Mapping Controller Связывание

экземпляра услуги и параметров устройства.

18

Elastic Service Controller (ESC)

19

Менеджер VNF

API Confd

Rules Engine

Service Monitor


Custom

DHCP

SNMP

Ganglia

Service Provisioning

Scale Up/Down

Elasticity

Custom

Day 0 Config

OpenStack

Модуль настройки VM

VNS Bring-up & Initial Configuration Application. Multi-vendor Support.

Интерфейс взаимодействия через Netconf/Yang

Правила запуска и масштабирования компонент VNF (виртуальных машин)

Широкий спект средств для мониторингу и управления VNF

Программный интерфейс доступа к ESC

Elastic Services Controller

(ESC)

NSO

ESC ConfD

Драйверы VIM База данных

Openstack

Внешние клиенты NSO, оркестрация

Портал

NFVO

VNFM

VIM

Каталог услуг

REST

Сценарии размещения VNF

Шина сообщений

SNMP VNFD REST CLI NETCONF XML/JSON XML/JSON

Модуль мониторинга

Модуль логирования

Транзакции Проверкки Откат транзакции Политики Сценарии Состояние

Модуль управления эластичностью

Правила

•  События, действия •  Правила, скрипты

Средства мониторинга

•  SNMP •  PING •  GANGLIA •  CUSTOM

Архитектура ESC

REST

События

•  VM доступна •  Услуга/функция доступна •  Достигнут верхний предел нагрузки

•  Достигнут нижний предел нагрузки

•  Услуга/функция недоступна •  VM недоступна

Действия•  Уведомить (callback) •  Сообщить о доступности услуги/функции

•  Сообщить о недоступности услуги/функции

•  Перегрузить VM •  Добавить VM •  Удалить VM •  Пользовательские действия

ПростыеправилаServiceAlive=>

adver?seVMDead=>withdraw

Upperload=>scaleup

Сложныеправила

Upperload=>Scaleup,No?fy,Adver?se

ServiceDead=>Withdraw,No?fy,Restart

ServiceAlive=>Adver?se,No?fy

Elas?cServicesController

Provision VM

ПроцессзапускаVM

Процесснастройкифункции

Функция(VNF)

доступнаVM

доступнаVNFв

рабочемсостоянии

VNFперегружена/недогружена

СозданиеэкземпляраVNF КонтрольVNFНастройкаVNF

Configure Service

VNFнедоступна

VMнедоступнаCustom Script

Action

VMперегружена/недогружена

Predefined Action Custom Script

Action

Predefined Action

Скрипт Действие




Аналитика Правила

Управление жизненным циклом VNF в ESC

VNF

Port

VNF

OpenStack, OVS, и Open SDN Controller (OSC) Virtual Infrastructure Manager (VIM)

Nova

OVS Plugin

Neutron

Por

t

OVS

OSC Plugin

OSC Controller Управление ПО

ML2 Plugins

Por

t P

ort

Por

t P

ort

Por

t

MGMT

External

Internal Сеть

Интернет Port

Port

VNF

Por

t P

ort

Por

t

Канал управления NSO

VNF

Por

t

VTF Por

t P

ort

Por

t P

ort

Por

t

MGMT

External

Internal

Интернет Port

Port

VNF

Por

t P

ort

Por

t

ESC

NSO

Model Driven (MDSAL)

Управление сетью

Сеть

Confd

Port

22

Пример услуги VMS: Полный пакет

23

IPsec + FW + NAT + SSLVPN + Web Security

Пример услуги VMS: Средний пакет

24

IPsec + FW + NAT + SSLVPN

Пример услуги VMS: Простой пакет

25

IPsec + CSR

WAN

Nexus 9396

ASR 9000

UCS C240 M4

Серверы, предоставления услуги CSR, ASAv, WSAv

VMS Pod

26

Инфраструктура ЦОД

Узлы управления OpenStack Nodes (Nova, Neutron, Ceph Mon) vMS (Portal, NSO, ESC)

Количество серверов для предоставления услуг Малый Pod = 4 Средний Pod = 16 Большой Pod = 32

Требования по производительности узлов vMS

27

Компоненты vCPU Memory (GB) Disk (GB) Цепочек на узел

CSR + ASAv + WSAv

(Полный пакет) 6 14 266 7

CSR + ASAv

(Средний пакет) 4 8 16 11

CSR

(Простой пакет) 2 4 8 24

Масштабирование vMS

28

Тип PoD Пакет услуг Масштабирование (# цепочек)

Малый Pod CSR 96

CSR + ASAv + WSAv 28

Средний Pod CSR 384


Большой Pod CSR 768


Как это работает вместе?


node.4node.3 node.5

network topology modelnode.1

node.2

nodeslinks termination_points

link.1

link.2

link.3 link.4

tp.1

tp.2

tp.3

tp.4 tp.5 tp.6 tp.7 tp.8

•  Базируется на RFC (draft): draft-clemm-netmod-yang-network-topo-00. •  Топология состоит из узлов и соединений •  Модель применяется для физической и виртуализированной инфраструктуры

Описание топологии Virto

30

Узлы, Соединения, Точки терминации

Сетевая топология “Virto”

•  Virto – фундаментальная основа для создания услуг в vMS.

•  Содержит описание услуги для дальнейшего создания экземпляра услуги.

•  Смоделировано в Yang и не зависит от физической или виртуализированной инфраструктуры

•  Пример показывает часть модели Virto.

31

termination-point inside; termination-point outside; function { security { policy ssl-vpn { rule 10 { match { match-type any; identity [email protected] { user-name [email protected]; user-password <removed>; admin-state activated; } } [...] node wsa-01 { capabilities [ vnf web-security ]; node-type { cloudvpn-virto { vWSA; } } termination-point bridge; function { security { policy filtering-enhanced { default-action allow; rule 10 { match { match-type any; application adult { url-category [ adult ]; } application gambling { url-category [ gambling ]; }

Связывание модели услуги и инфраструктуры

32

Модель услуги (Virto)

Логика связывания (Fastmap)

Модель устройства (Underlay)

•  Модель услуги содержит описание экземпляров услуги •  Разработано с помощью Yang •  Содержит логику проверки параметров •  Доступно через северный интерфейс

•  Вызов внешних функций и получение внешних ресурсов для услуги •  Связывание параметров услуги и параметров устройства

Запрос на услугу •  Запрос на создание услуги с соответствующими параметрами

•  Абстрагирование специфики устройства от логики услуги •  Поддержка разных производителей через механизм Network

Element Driver (NED)

Инфраструктура

NSO

Загрузка данных в NSO

Моделируется несколько инфраструктур

Модели хранятся в CDB.

33

Моделирование физической и логической топологий

PnP Server

Transaction Database (CDB)

Open PnP

Service Models

Device Models


Экземпляр услуги Экземпляр услуги Экземпляр услуги

Rest/NetConf/Yang

NSO

Mapping Controller

GraphDB

UCS nfv

OVS Bridge

Links

UCS nfv

Инфраструктура 1

UCS nfv

OVS Bridge

Links

UCS nfv


UCS nfv

OVS Bridge

Links

UCS nfv


Resource Pools

Resource Pools

Resource Pools

Service APIs Параметры услуг

CSR ASA WSA

VNF

Модель услуги

Reactive Fastmap

Service Manager

Device Manager

Transactional Database

OpenStack

ESC

NSO

“Простая модель Virto”

Параметры инфраструктуры

Физическая

5. Операции Day 1/2

Rest/NetConf

1. Создание и запуск VNF

4. Оповещение

VMS определяет ресурсы для модели Virto и загружает их в CDB.

ESC

3. Готовы?

Internal Mgmt External

OVS

2a. Операции Day0 2b. Назначение сети

Виртуальная

Процесс создания инфраструктуры в VMS

Пример •  NSO использует теги для определения роли и места элемента топологии •  Отображена только часть топологии и модели

35

admin@nso-01> show configuration virto ... node br-02 { tags [ br-internet ]; capabilities [ bridging ]; node-type { cloudvpn-virto { vBridge; } } termination-point firewall; termination-point gateway; } node br-03 { tags [ br-outside ]; capabilities [ bridging ]; node-type { cloudvpn-virto { vBridge; } } termination-point router; termination-point tunnel-01_cpe_1427875893928; [...] }

Использование тега “br-outside” для обозначения

бриджа

node dc1-os-2~~br-internet-xyz { tags [ br-internet ]; capabilities [ bridging ]; node-type { vswitch { ovs; } } supporting-node esc-01; termination-point tp-r2-br-internet-xyz { supporting-node dc1-os-2; tp-ref [ tp-r2-br-internet-xyz ]; } } node dc1-os-2-net_d2_264 { tags [ br-outside ]; capabilities [ bridging ]; node-type { vswitch { ovs; } } supporting-node esc-01; termination-point tp-r2-net_d2_264 { supporting-node dc1-os-1; tp-ref [ tp-r2-net_d2_264 ]; } }

NSO identifies this node as a

possible candidate to

implement the service

NSO идентифицирует

узлы для настройки услуги

по тегам

CPE1 tunnel-cpe1 br-02 router br-01 firewall br-03 gateway

Иcпользование тега “br-internet” для обозначения

бриджа

Первичная загрузка CPE Zero Touch Deployment (ZTD)

PnP Server

Transaction Database

(CDB)

Open PnP

Service Manager

Device Manager


NSO

Порт WAN

Туннель FlexVPN

PnP Virto

Привязка серийного номера (SUDI) к устройству в модели Virto

1

•  Предварительная настройка

•  DNS для сервера PnP

•  Альтернативно использование DHCP Option 43

Конфигурация Day -1

2 CPE обращается в NSO.

3 CPE добавляется в список устройств в CDB.

4 Настройка туннеля FlexVPN и конфигурации Day “0”

5

Для CPE нет данных о требуемых услугах. Оставляем конфигурацию как есть

6

CPE

Загрузка конфигурации услуги на CPE

PnP Server

Transaction Database

(CDB)

Open PnP

Service Manager

Device Manager


NSO

FlexVPN Tunnel

•  Настроен туннель

•  Настроен SSH

Готовность CPE Day 0

PnP Virto

CPE

Установка флага ожидания

подключения CPE.

Запрос на создание услуги, где есть ссылка на CPE

1

Появление СРЕ в CDB приводит к вызову функции Redeploy

2

NSO загружает новую конфигурацию на

CPE. Day 1/2.

3

Порт WAN

Создание услуги в vMS – Шаг 1

38

1. Заказчик заходит на портал vMS 2. Заказчик выбирает услугу на портале

3. Портал создает описание услуги в XML (“Virto”) и отсылает конфигурацию на NSO через netconf

ESC

OpenStack ASAv CSR WSAv

NSO

4. NSO сравнивает требуемую топологию с текущим состоянием для определения списка изменений.

5. Для нового клиента/услуги: NSO идентифицирует, какие сетевые функции нужны для предоставления услуги (виртуальный маршрутизатор/брендмауер/и т.д.) и создает их

6. NSO связывает создаваемую виртуальную топологию с физической топологией (ЦОД) и обращается к ESC для запуска сетевых функций

7. NSO передает параметры функций на ESC (Netconf)

8. ESC обращается к OpenStack для создания требуемых ресурсов

34

11

89. OpenStack запускает VM

10. ESC контролирует запуск VM

11. ESC информирует NSO о запуске виртуальных машин

7

9

5 6

Создание услуги в vMS – Шаг 2

39

1. Заказчик получает CPE и вводит Серийный номер через портал

2. Портал создает описание услуги в XML (модель Yang). Теперь с серийным номером СРЕ

ISR CPE

ESC

OpenStack ASAv CSR WSAv SP Cloud

NSO

3. NSO сравнивает требуемую конфигурацию с текущим состоянием и определяет список изменений. Обнаруживает только изменение в серийном номере устройства

6. NSO добавляет CPE в список устройств

7. NSO создает финальную конфигурацию day2 для всех устройств (виртуальные и физические) и вносит изменения на оборудовании

2

PnP Server

4. Устройство CPE связывается с сервером PnP

5. Сервер PnP высылает конфигурацию day0 на CPE

7

8. NSO инициирует создание записи DNS для ASAv для доступа из публичной сети

SP DNS 8


Описание решения на сайте Cisco: http://www.cisco.com/go/vms

Демонстрационный стенд: http://dcloud.cisco.com


CiscoRu Cisco CiscoRussia

Ждем ваших сообщений с хештегом #CiscoConnectRu

CiscoRu

Пожалуйста, заполните анкеты. Ваше мнение очень важно для нас.

Спасибо Владислав Патенко [email protected]

© 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.

cisco vms: Оркестрация и архитектура nfv для управляемых...

Technology