SDN&NFV: Виртуализация сетевых функций (NFV)
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате pdf
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
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
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
5
Уровни развития NFV
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
6
Уровни развития NFV
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
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
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
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
Carrier Edge Network with NFV
CPE-Func
CG-NAT
CPE-Func
CG-NAT
CPECPE-Func
DPI
BRAS
DPI
CPE-Func
BRAS
BRAS
DPI
BRAS
Firewall
Carrier Grade
CG-NAT
NAT
DSLAM
CPE-Func
Standard High Volume
Network Function-VMs
Servers/Storage/Switches
CPE-Func
BRAS
CPE-Func
BRAS
CPE-Func
DPI
Monitor
CDN
Monitor
CDN
WAN-Accl
CDN
WAN-Accl
CDN
Monitor
CDN
Edge
Core
Monitor
DSLAM
OLT
Access
CPE-Func
CG-NAT
CPE-Func
BRAS
CPE-Func
BRAS
CPE-Func
DPI
WAN Accelerator
CDN
Monitor
CDN
WAN-Accl
CDN
WAN-Accl
CDN
NFV with the SDN Control Plane
BRAS
BRAS
WAN-Accel
DPI
VM + Network Orchestration
Load
Balancer
VM Mgmt
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
Firewall
CG-NAT
SDN Controller
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
NF-VM
Core
Edge
Access
11
Пример
• NTT DoCoMo – динамическое
перераспредление ресурсов
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
12
Архитектура по ETSI
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
13
Основные термины
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
14
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
15
Основные термины
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
16
Основные термины
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
17
Варианты применения
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
18
vCPE – Virtual Customer Premise Equipment
• У клиента – маленькая коробочка
• Часть сервисов у клиента, часть в облаке
© RAD
Часть II: Проблематика
производительности сетевых
сервисов
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
20
Суть проблемы с
производительностью
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
21
Устройство узла платформы для
виртуализации
Firewall, VPN, IDS, …
VM
VM:
Firewall
SDN
Стандартный
процессор
VM
VM
VM
Software Switch
VM:
VM:
VPN
Intrusion
OS/Linux
Detection
System
Hardware
Сетевая
карта
Ускоритель
обработки
Ядро
Коммутатора
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
DPDK = Data Plane Development Kit
http://intel.com/go/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.
• 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
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
App
VirtIO
Eth
DPDK
VirtIO DPDK
Результаты: Phy-to-Phy (Kpps)
Результаты: Phy-to-VM (Kpps)
33
Результаты: Phy-to-VM (Mbps)
34
Часть III: NFV+SDN
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
35
SDN vs NFV
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
36
Основные задачи
• Оркестрация
– +планирование
• Service Chaining
• Переходим на слайды EWSDN-2015
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
37
Quiz 3
• На другом слайде
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
38
Заключение
• Эволюция сетевых сервисов
– Проприетарное железо
– Программные решения на обычных серверах
– Виртуальные решения на обычных серверах
• Единица управления – виртуальная машина
• Гибкость, масшабируемость,
производительность
http://arccn.ru/
[email protected]
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
@alex_shali
@arccnnews
39
Вводные к заданиям
• 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.
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
40
Задание по курсу SDN/NFV
• 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
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
41
Пример задания курсу SDN/NFV
• Балансировка нагрузки
– Взвешанный round robin
• Топология
– <нарисовать на доске>
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
42
Заключение по 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
http://arccn.ru/
[email protected]
Доп.главы Компьютерных сетей
Шалимов А.В.
@alex_shali
@arccnnews
43