Menggunakan Network Load Balancing Di Windows Server 2008 R2
Windows Server 2012 R2 で実現する Software Defined Network
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Windows Server 2012 R2 ででででで Software Defined Network ででででででででででででで でででででででで でで で https://blogs.technet.com/b/osamut/ でででででで OpenFlow ででででで 2 で SDN 2014/5/26 v1.0
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勉強会キット. OpenFlow に代わる第 2 の SDN. Windows Server 2012 R2 で実現する Software Defined Network. 2014/5/26 v1.0. 日本マイクロソフト株式会社 エバンジェリスト 高添 修 https://blogs.technet.com/b/osamut/. はじめに. 本資料は、 Software Defined Network についての説明ですが、 既存の物理ネットワーク機器を入れ替える話は出てきません。 - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of Windows Server 2012 R2 で実現する Software Defined Network
Windows Server 2012 R2 で実現する Software Defined Network
日本マイクロソフト株式会社エバンジェリスト高添 修https://blogs.technet.com/b/osamut/
勉強会キット
OpenFlow に代わる第 2 の SDN
2014/5/26 v1.0
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はじめに
本資料は、 Software Defined Network についての説明ですが、既存の物理ネットワーク機器を入れ替える話は出てきません。
Microsoft Azure を含むパブリックなクラウドが取り組む新しいソフトウェアベースのネットワーク制御の仕組みについて解説しています。
ソフトウェアで定義し制御する SDN を、ネットワーク目線ではなくサービスの目線でご理解いただければ幸いです。
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ステップ １まずは、このスライドを見て、頭の中でイメージする。ポイントは「オーバーレイネットワーク」と「 SDN 」。
ステップ ２本資料最後に出てくる書籍、もしくは以下のガイドを参考に、
実際にテスト環境を構築してみる。
Windows Server 2012 R2 評価ガイド/ネットワーク仮想化 (SDN) ステップ バイ ステップ評価ガイド (Word、18.2 MB)
http://download.microsoft.com/download/0/7/B/07BE7A3C-07B9-4173-B251-6865ADA98E5D/WS2012R2_SDN_EvalGuide_v1.0.docx
※ ノート PC 2 台でも 簡易テストは可能です。
ネットワークの課題と新しい選択肢の登場
現在のデータセンターネットワークとその課題
VLAN タグ
Top of Rack スイッチ (ToR)
アグリゲーションスイッチ( バックボーンネットワー
ク )
VLAN 数の課題、物理依存作業の課題、 MAC アドレス管理の課題
VM VM
VM VMVM
VM VM VM
VM
VM
VM
VMVM VM
VM
サーバー管理者
ネットワーク管理者
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ネットワークの仮想化 ( オーバーレイ ) という選択肢の登場
物理ネットワーク設定
VM VM
VM VMVM
VM VM VMVM VMVM VM
カプセル化トラフィック
Blue• VM1: MAC1, CA1, PA1• VM2: MAC2, CA2, PA3• VM3: MAC3, CA3, PA5• VM4: MAC1, CA4, PA7• VM5: MAC2, CA5, PA8Red• VM1: MACX, CA1, PA2• VM2: MACY, CA2, PA4• VM3: MACZ, CA3, PA6
datacenter Policy
Green• VM1: MACa, CA1, PA1• VM2: MACb, CA2, PA2• VM3: MACc, CA3, PA5
• VM4: MACZ, CA3, PA9
WAN を越えて IP アドレスを継続利用6
ネットワークの仮想化とOS 標準機能 NVGRE とは
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A 社用ネットワーク
仮想化 = あたかも ｘｘ のように見せる技術
サーバーの仮想化はあたかも物理サーバーがたくさんあるように見せる技術
ネットワークの仮想化はあたかも物理ネットワークがたくさんあるように見せる技術物理ネットワークとは関係なく自由に IP サブネットを利用可
物理ネットワーク
B 社用ネットワーク
C 社用ネットワーク
・・・オーバーレイ
Windows Server 2012 R2 に標準搭載 ～ NVGRE ～
Hyper-V Hyper-V
ネットワーク A
VSID ： 5001
ネットワーク B
VSID ： 6001
ネットワーク C
VSID ： 7001
• サーバー仮想化のためのネットワーク オーバーレイ技術• ハードウェア非依存• Hyper-V がルーティング
• 24bit の ID を使って パケットをカプセル化• 1677 万以上の
仮想ネットワーク構築• WAN や建屋を超えた
ネットワークも容易物理ネットワーク + VLAN
Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation
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NVGRE ドラフト Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation
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( 参考 ) NVGRE パケット構造
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送信先MAC Address
( 48bit )
送信元MAC Address
( 48bit )
VLAN タグ
( 32bit )
Ethertype
( 16bit )
Version
( 4bit )
IHL
( 4bit )
ToS
( 8bit )
TotalLength( 16bit )
ID
( 16bit )
Flags
( 3bit )
Fragment Offset( 13bit )
TTL
( 8bit )
Protocol 0x2F
( 8bit )
Header Checksu
m( 16bit )
送信元IP Address( 32bit )
送信先IP Address( 32bit )
Flags andVersion( 16bit )
Protocol Type 0x6558( 16bit )
VSID
( 24bit )
送信先MAC Address
( 48bit )
送信元MAC Address
( 48bit )
Ethertype
( 16bit )........
Outer Ethernet Header （ VLAN Tag あり・ 18byte ／ VLAN Tag なし・ 14byte ）：
Outer IPv4 Header （ 20byte ）：
GRE Header （ 8byte ） :
Inner Ethernet Header :
FlowID
( 8bit )
0x2F ＝ GRE
マルチテナント データセンター
Hyper-V がルーティングテーブルを持つ Blue 社 Red 社
ネットワークの仮想化技術
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管理用 PowerShellコマンドあり
ルーティングテーブル
BlueVM01 : 10.1.1.1MACAddress ：001dd8b71c06VSID : 30Host01 : 192.168.1.11BlueVM02 : 10.1.1.2MACAddress ：001dd8b71c11VSID : 30Host02 : 192.168.1.12
RedVM01 : 10.1.1.1MACAddress ：001dd8b71c21VSID : 20Host01 : 192.168.1.11RedVM02 : 10.1.1.2MACAddress ：001dd8b71c31VSID : 20Host02 : 192.168.1.12
PowerShell を使ったルーティングテーブルの制御 ( 例 )
New-NetVirtualizationLookupRecord -VirtualSubnetID "5001" -CustomerAddress "192.168.1.101" -ProviderAddress "10.1.1.20" -MACAddress "00155D011404" -Rule "TranslationMethodEncap" -VMName "hv3-blue01"
$cred = Get-Credential "dob1\administrator"
Invoke-Command -ComputerName "ml110g6-01" -Credential $cred {Get-VMNetworkAdapter “hv3-blue01” | where {$_.MacAddress -eq “00155D011404”} | Set-VMNetworkAdapter -VirtualSubnetID 5001;}
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PowerShell での実装（結果）
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こだわりとポイント • ハードウェア非依存• 仮想マシンからは透過的• ハイパーバイザーへ実装
( 仮想スイッチ内 )
• コントローラーによる制御が基本( 物理負荷の大幅軽減のため )
• コントローラ―レスのMAC テーブルラーニングに対応(Unicast & Multicast)
• フラグメンテーション済みのパケットのみ物理へ送信(Jumbo Packet 課題への回答 )
• サブネット間通信用の仮想ゲートウェイファンクション
Hyper-V 仮想スイッチ
物理NIC
ポリシー適用・分離・ IP 仮想化
仮想化モジュール
物理に出ていく前に処理を実行
仮想マシン
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ルーティングドメインと呼ばれる仕組みが存在
VSID が異なる仮想ネットワークであっても Routing Domain ID が同一であれば通信可能Routing は仮想化モジュールが実施
複数サブネット内の Routing (異なる VSID 間の通信 )
Routing Domain ID １ Routing Domain ID ２
サブネット 1VSID 1
サブネット 2VSID 2
サブネット 3VSID 3
サブネット 1VSID 4
サブネット 2VSID 5
サブネット 3VSID 6
PowerShell の表示フォーマットを変えると・・・
※ GW というのが、論理的なゲートウェイファンクション※ 仮想マシンのような実態は無い
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NVGRE ゲートウェイとWindows Server 2012 R2アップデート※ Windows Server 2012 R2 登場で本気度
Gatewayクラスタ
NVGRE ゲートウェイ機能も OS が提供
ブルー社 サイト 1
ブルー社 サイト 2
レッド社 サイト 1
グリーン社 サイト 1
グリーン社 サイト 2
クラウドデータセンター
S2S tunnel
S2S tunnel
S2S t
unne
l
ブルー社仮想ネットワーク
レッド社仮想ネットワーク
グリーン社仮想ネットワーク
S2S
VPN S2S tunnel
S2S tunnel
BGP
o マルチテナントサイト間ネットワーク
o BGP ルート ラーニング & ベストパス ルーティング
o マルチテナント NATインターネットアクセス
o ゲートウェイの可用性
インターネット
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ゴールは Azure そっくりな VPN による接続
仮想ネットワークはサブネット間のダイレクト
通信基盤を提供
フロントエンド Subnet
(10.3.1.0/24)
バックエンド Subnet
(10.3.3.0/24)
IIS Servers
SQL Mirror
DNS Subnet(10.3.2.0/24)
クラウド– 仮想ネットワーク (10.3.0.0/16)
AD
デー
タア
クセ
ス
認証
S2S VPN トンネル
仮想ネットワークゲートウェイ
社内VPN
デバイス
AD / DNS
お客様データセンター(192.168.1.0/24)
192.168.1.6 ( 社内の AD)
利用者
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ダイレクトルーティングという選択肢も提供
社内データセンター
研究開発部門用プライベートクラウド( 仮想ネットワーク )
NVGREゲートウェイ
一般ユーザー用社内ネットワーク
研究開発部門用独自ネットワーク( 非仮想ネットワーク )
VPN ではない接続も可能
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22
Windows Server 2012 R2 その他の新機能
IP アドレスの動的な認識• 仮想ネットワークでの IP アドレス手動設定
• 仮想ネットワーク上でのネットワーク定義を自由に
• ユニキャスト or マルチキャストでの情報同期
パフォーマンスの向上• NIC チーミングの完全なサポート
• NVGRE タスク オフロードに対応した NIC
OS の仮想ネットワークへの対応強化• NVGRE ゲートウェイ機能の提供• 仮想ネットワークの診断機能の提供
ハイブリッド フォワーディング• Cisco Nexus 1000V
• NEC Programmable Flow
• 他のネットワーク拡張との併用・・・
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ハードウェアオフロードも開始
OMI-basedtop-of-rack switch
Chipsetextensions
Gateway appliances
ハードウェアを巻き込む新しいネットワーク基盤
【出展】Mellanox ConnectX-3 Pro
【出展】 Emulex NVGRE optimized VNeX
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ネットワークを仮想化しただけだと SDN とは言えないので・・・
System Center というSDN コントローラー
25
SDN コントローラーとして System Center が進化
25
Hyper-V 1 Hyper-V 2 Hyper-V 3 Hyper-V 4 Hyper-V 5
System Center Virtual Machine Manager
の出番
• ソフトウェア的に定義• ソフトウェアで制御
SCVMM によるネットワークの設定 (2段階の設定画面 )
論理ネットワーク
A 社用VM ネットワー
ク
B 社用VM ネットワー
ク
管理用VM ネットワー
ク直接接続
分離 ( 仮想化 ) 分離 ( 仮想化 )
vSwitch
「 VM とサービス」の
VM ネットワーク
「ファブリック」の
論理ネットワーク
SCVMM = System Center Virtual Machine Manager
Customer Address : CA
Provider Address : PA
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論理ネットワーク設定 ＝物理ネットワーク側の構成
DNS サーバーやゲートウェイ設定も
※ DHCP サーバー無しで ネットワークを制御
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VM マシン用のネットワーク環境の管理
IP アドレスプールも各仮想ネットワーク毎に管理
DHCP クライアントにも対応
28
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ネットワーク仮想化設定済みの仮想マシンテンプレート
テンプレート作成
ネットワーク事前定義
(IP プール化 )
HW スペック事前定義
(SS,S,M,L,XL)
OS 環境事前定義
( 管理パスワードやドメイン参加等 )
Windows & Linux
仮想マシン内には静的な IP アドレスを自動的に割り当てることができる
DHCP クライアントに対しても自動対応
Hyper-V 拡張スイッチ用の Extension が VMM Agent と共にインストールされる
DHCP クライアントにも対応
DHCP クライアントからの要求に反応し、 SCVMM 上のIP プールから自動割り当て
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SCVMM プロファイルの有効活用
各種設定の繰り返し作業を削減人的な設定ミスも削減 ハードウェア プロファイル
(Network を事前設定 )
OS プロファイル( ドメイン参加などを事前指
定 )
SCVMM による NVGRE ゲートウェイ管理と設定
NVGRE Gateway は 4 種類の接続形態に対応
・サイト間 VPN・サイト間 VPN + BGP・ NAT・ダイレクトルーティング
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Linux マシンも Windows Server 同様に自動展開可能
• ホスト名
• IP アドレス
• Root パスワード
• SSH キー
• RunOnce33
オーバーレイネットワークのもう 1 つの価値
ネットワークをサービスとして提供可能に
① Hyper-V & System Center で作る仮想化基盤構築
Hyper-V Hyper-V Hyper-V Hyper-V Hyper-V Hyper-V
System CenterVirtual Machine Manager
( 基盤管理と VM の展開 )
App Controller( セルフサービス ポータル )
CloudA
CloudB
CloudC
CloudD
CloudE
オプション
テンプレートから仮想マシンをクラウドに作れるようにする
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ここでいうクラウドとは SCVMM 管理下の論理境界～ 仮想マシンはホストではなくクラウドに配置可能 ～
管理画面各クラウドは容量制限可能
サービス展開時
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② そこに Windows Azure Pack をかぶせて使う
Service Provider Foundation( クラウド管理用の API)
System Center同梱
クラウド管理者 UI
クラウド利用者 UI
Windows Azure Pack(ダウンロード )
SCVMM によるクラウドとテナント管理
仮想マシン
ネットワーク(SDN 連携 )
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Microsoft Azure で培った利用者目線の UI を容易に実現
Microsoft Azure そっくりなインターフェイス
利用者画面
利用を促すために作られた UI の活用38
SDN もそのまま利用可能 ネットワーク設定は利用者の手で可能に
仮想化されたネットワークがサービスになる
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オーバーレイネットワークのサービス化と SCVMM 管理画面
論理ネットワーク( 物理ネットワークに意味づけ )
A 社用VM ネットワー
ク
B 社用VM ネットワー
ク
管理用VM ネットワー
ク直接接続
分離 ( 仮想化 )
分離 ( 仮想化 )
vSwitch
「 VM とサービス」の
VM ネットワーク
「ファブリック」の
論理ネットワーク
vSwitch 2
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ここをサービス化利用者が自ら作成 ( 設定 ) し利用可能に
まとめ
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まとめ
ネットワークの仮想化や SDN は・・・
仮想化エンジニアには、もはや避けて通れない道です。
マイクロソフトの実装は・・・
サーバー仮想化に寄り添うように作られています。 その上で何をするか ? が重要だと思っているからです。
マイクロソフトの SDN はすぐにでも活用できます !!
補足
( 参考 ) Top of Rack スイッチ管理の PowerShell による自動化
データセンター内のサーバー仮想化に関わるネットワーク系の管理は
Windows Server が大幅にカバーしていく
http://www.atpress.ne.jp/view/37155
アリスタネットワークスはマイクロソフト社と緊密に協力して OMI を実装し、 OMI規格に基づき、 Windows Azure のクラウド管理要件を満たす管理を可能にしました。
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タイトル タイトル
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Windows Server 2012 R2 フェールオーバークラスタリング 構築・運用・管理ガイド
System Center 2012 R2 Orchestrator,Service Manager ステップバイステップ評価ガイド
Windows Server 2012 R2 高信頼ファイル サーバー構築ガイド
Windows Azure Services for Windows Server ステップバイステップ評価ガイド
Windows Server 2012 R2記憶域スペースのアーキテクチャーと設計・管理のベストプラクティス
Windows Server 2012 R2 ネットワーク仮想化 （ SDN ）ステップ バイ ステップ評価ガイド
Hyper-V ベースの仮想環境評価ガイド Windows Server 2012 R2 マイグレーションガイド
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