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IP Fabric(L3 Fabric)で、メンテナンス時も無停止のネットワーク

IP Fabric概要

  • 1952年にCharles Clos氏によって提案されたClos Networkの原則を適用したトポロジーです。
  • L2ブロードキャストを排除し、安定性と拡張性を向上
  • L2制限がなくなる。(VLAN数)
  • BGPとBFDはベンダーに依存せず、L3レイヤーで経路を制御するので、トラブルが発生したときも従来のIPのトラブルシューティングが適用できます。

構成メリット

  • 帯域が足りない場合、スケールアウト可能
  • スイッチのバージョンアップも、事前にスイッチをメンテナンスモードにすることで、ダウンタイムなしで可能
  • 複数ベンダーの混在が可能

構成注意点

  • マルチキャストルーティング

設計メモ

  • ネットワーク帯域を拡張するときはspineノードの台数を追加します。
  • 障害発生時にはノード数が多いほど、障害発生時の帯域幅の減少は僅かになります。
  • ノード間は1本のリンクで構成することが推奨。(port-channelをしていると帯域が半分になっても、同量のトラフィックが送信され続けてしまうため)
  • 2層Closネットワーク(Spine, Leaf)
  • 3層Closネットワーク(Spine, Leaf, ToR)

IP Fabricイメージ例

複数のスイッチをまとめて、大きなL3スイッチになります。


IP Fabric用語

VXLAN Virtual Extensible Local Area Networkの略。
「L2 over L3」のオーバーレイネットワーク
現在のVLANを拡張する技術で、レイヤー3ネットワーク上にレイヤー2ネットワークをオーバーレイで実現する。
VETP VXLAN Tunnel End Pointの略。
VXLAN終端ポイント。
VXLAN対応スイッチ
VXLANのトンネルはハイパーバイザーに含まれる仮想スイッチや物理サーバーなどに設置されるVTEPで終端される。
ARP解決のようなことをする。
VTEPでは各仮想マシンのMACアドレスとVNIを指定するのに必要なヘッダを生成する。
VNI VXLAN Network Identifierの略。
VXLANにおいて、各論理ネットワークの識別を行うためのID。
24ビットのVXLAN IDを活用することができ、最大で1677万のL2ネットワークを作成できることになるため、
VLANのID制限の課題(4096までのIDしか利用できない)を解決することができる。
CRB Centrally-Routed Bridgingの略
Spine側でL3を行う
ERB Edge-Routed Bridge
Leaf側でL3を行う。
East-Westの通信が多い場合。


用語

VXLAN(Virtual eXtensible LAN)

VXLANフレームはデータフレームにVXLANヘッダを付けた上でUDPにてカプセル化し、L3ネットワーク(アンダーレイネットワーク)上をルーティングされながら転送され、L3ネットワークを越えてL2で宛先に到達することが可能です。

VXLAN EVPN(Ethernet VPN)方式
  • 最近のVXLANの主流
  • Ethernet VPN(EVPN)というプロトコルの開発によりBGPを用いてユニキャストでの情報交換が行えるようになった。
  • この技術によりVXLANをData Center Interconnect(DCI)で利用することもできる。
  • MP-BGP を用いてホストの IP アドレスや MAC アドレス、VNI、VTEP(VXLAN Tunnel End Point) peer 情報などを各VTEP デバイス(NVE [Network Virtualization Endpoint]デバイス)同士が BGP ルーティング プロトコルを活用し、自律的に情報をやりとりしながらネイバー関係を構築することができる手法
OVSDB 方式(RFC 7047)
  • OVSDB [Open vSwitch Database Management Protocol] コントローラーが、すべての VTEP デバイスを管理する集中管理型モデル
Multicast 方式
  • ホスト間のMACアドレス情報の交換のためにマルチキャストルーティング
  • Underlay ネットワーク上で Multicast ルーティングを動かすことで、VTEP アドレスの検出や VM の IP アドレスや MAC アドレスの検出などすべて Flood & Learn により実現しています。



参考:コラム - クラウド時代のオープンソース実践活用 | 第64回 いまさら聞けない? VXLANの仕組みとVTEPの役割|CTC教育サービス 研修/トレーニング


参考

Cloud-Native Data Center Networking


device/switch/ipfablic.html.txt · 最終更新: 2020/04/20 01:30 by kurihara

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