sdn&nfvsveta/nfv_lecture3_ashalimov.pdfsdn controller load balancer firewall cg-nat vm + network...

SDN&NFV: Виртуализация сетевых функций

(NFV) Доп. главы Компьютерных сетей и

телекоммуникации

к.ф.-м.н., м.н.с., Шалимов А.В.

[email protected]

@alex_shali

@arccnnews

Часть I: Введение в Network Function Virtualization (NFV)

Доп.главы Компьютерных сетей Шалимов А.В.

2

Проблемы телеком операторов

• Количества трафика растет, требуется больше сетевого оборудования, НО доход не растет.

– Инфраструктура состоит из проприетарного дорого оборудования.

– Статическое распределение ресурсов.

– Вывод новых сервисов занимается до 18 месяцев.

Виртуальные сетевые сервисы

Уровни развития NFV


5



6



7

Преимущества

NFV - перенос сетевых функций на виртуальные машины:

• Упрощение развертывания и обновления как софта, так и железа

• Уменьшение стоимости за счет использования стандартных серверов

• Объединение сервисов в группы


8

Примеры

BRAS • Терминация пользовательских сессий • Интересует выгода на одного пользователя ~ 1Mbps • Стоимость существующего решений примерно 10к

за 10Gbps => Одно подключение = $1 • С NFV: один сервер может обрабатывать 50Gbps.

Стоимость $5k => Одно подключение = $0.1.

• CG-NAT – Трансляция адресов – Высокая стоимость существующих решений. – Экономия: $16 -> $4 -> $2 на подключение

Edge

Core

DSLAM

OLT

DSLAM

Access BRAS Firewall

Carrier Grade NAT

DPI

CDN Monitor

WAN Accelerator

CPE Standard High Volume Servers/Storage/Switches

BRAS

DPI

DPI

CG-NAT

CG-NAT

BRAS

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func BRAS

BRAS

DPI

CG-NAT

BRAS

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func

BRAS

DPI

CG-NAT

BRAS

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func

CPE-Func

CDN

CDN

CDN

CDN

Monitor

Monitor

WAN-Accl

WAN-Accl

CDN

CDN

CDN

CDN

Monitor

Monitor

WAN-Accl

WAN-Accl

Network Function-VMs

Carrier Edge Network with NFV

Edge

Core

Access

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

NF-VM NF-VM

VM Mgmt SDN Controller

Load Balancer

Firewall CG-NAT

VM + Network Orchestration

BRAS BRAS WAN-Accel DPI

NFV with the SDN Control Plane

11

Пример

12 Доп.главы Компьютерных сетей

Шалимов А.В.

• NTT DoCoMo – динамическое перераспредление ресурсов

Архитектура по ETSI


13

Основные термины


14


15



16



17

Варианты применения


18

vCPE – Virtual Customer Premise Equipment

• У клиента – маленькая коробочка

• Часть сервисов у клиента, часть в облаке

© RAD

Часть II: Проблематика производительности сетевых

сервисов


20

Суть проблемы с производительностью


21

Устройство узла платформы для виртуализации

VM: Firewall

VM: VPN

VM: Intrusion Detection System

SDN

Стандартный процессор

Ускоритель обработки

Сетевая карта

Ядро Коммутатора

Linux

VM VM VM VM

Firewall, VPN, IDS, …

Hardware

Software Switch

OS/Linux

Узкие места

• Linux Networking Stack

– 300Kpps

• Open vSwitch

• VM

Узкие места (OVS)

• Задержка

– 11us

• Пропускная способность

– 1Mpps

Узкие места (KVM)

• Задержка

– 300us

• Пропускная способность

– 20Kpps (kernel OVS)

– 200Kpps (userspace OVS)

Требования к сервису

• Возможность привязки VM к ядрам процессора

• Масштабирования сервиса на VM по имеющимся ядрам процессора

• Возможность запуска сервиса без VM

Intel DPDK

• Intel DPDK – это набор библиотек и драйверов для быстрой обработки пакетов на платформах Intel.

• Использование больших виртуальных страниц (huge pages 2mb/1gb).

• Размещение объектов равномерно по всем каналам оперативной памяти.

• Адресное пространство карточки доступно из userspace.

• Неблокирующие очереди для передачи пакетов.

• Нет прерываний в драйверах DPDK – активный цикл.

• Активное использование SSE инструкций для обработки пакетов.

• Выделение целых ядер процессоров под задачи.

DPDK = Data Plane Development Kit http://intel.com/go/dpdk/

http://intel.com/go/dpdk/

• Open vSwitch - это виртуальный программный

коммутатор, который обеспечивает соединение между виртуальными машинами и физическими интерфейсами.

• Поддерживает обычную Ethernet коммутацию с VLAN, SPAN, RSPAN, GRE, sFlow, Netflow.

• Частичная поддержка OpenFlow 1.2.

Архитектура Open vSwitch

Intel© DPDK

Intel DPDK vSwitch

• https://github.com/01org/dpdk-ovs

https://github.com/01org/dpdk-ovs



Работа с виртуальными машинами

Способы работы: • VIRTIO

– Прозрачно для приложений на виртуальных машинах

– Медленно

• IVSHMEM – Самая высокая скорость – Требует “затачивания” сервиса под

Intel vSwitch

• VHOST – Средняя скорость – Прозрачно для приложений,

написанных на DPDK

KVM

VirtIO DPDK

VirtIO Eth

App

DPDK

Результаты: Phy-to-Phy (Kpps)

Результаты: Phy-to-VM (Kpps)

33

Результаты: Phy-to-VM (Mbps)

34

Часть III: NFV+SDN


35

SDN vs NFV


36

Основные задачи

• Оркестрация

– +планирование

• Service Chaining

• Переходим на слайды EWSDN-2015


37

• На другом слайде

Quiz 3



• Эволюция сетевых сервисов – Проприетарное железо – Программные решения на обычных серверах – Виртуальные решения на обычных серверах

• Единица управления – виртуальная машина • Гибкость, масшабируемость,

производительность

Заключение



http://arccn.ru/ [email protected] @alex_shali

@arccnnews

http://arccn.ru/

• Старосты должны прислать мне на почту списки своей группы с email адресами

– [email protected]

• По ним будут разосланы задания по курсу

• +рефераты

• Срок 1 неделя до 23 октября.

Вводные к заданиям



mailto:[email protected]

• Разработка приложений для контроллера Runos – Само приложение – Скрипты на Mininet для эмулируемой топологии – Сдавать все архивом.

• Использовать контроллер версии 0.5 с github – https://github.com/ARCCN/runos

• Все вопросы по заданиям и по Runos в список рассылки – http://groups.google.com/d/forum/runos-ofc

• Если нашли какой-то баг , то официально описываем их на github issues – https://github.com/ARCCN/runos/issues

Задание по курсу SDN/NFV



https://github.com/ARCCN/runos

https://github.com/ARCCN/runos

http://groups.google.com/d/forum/runos-ofc




https://github.com/ARCCN/runos/issues

https://github.com/ARCCN/runos/issues

• Балансировка нагрузки

– Взвешанный round robin

• Топология

– <нарисовать на доске>

Пример задания курсу SDN/NFV



• SDN – программное управление компьютерными сетями

• NFV – запуск сетевых сервисов, как программы в виртуальном окружении

• SDN+NFV – независимые и дополняющие друг друга технологии, сила в одновременном их применении: например, оркестрация виртуальных сервисов.

• SDN/NFV World Congress video – https://vimeo.com/111458169

Заключение по курсу SDN/NFV



http://arccn.ru/ [email protected] @alex_shali

@arccnnews

http://arccn.ru/

sdn&nfvsveta/nfv_lecture3_ashalimov.pdfsdn controller load balancer firewall cg-nat vm + network...

Documents