OF-Patch拡張

2014/08/03

プロジェクト名

OF-Patch拡張


プロジェクト期間

2014年4月~2015年3月

 

■プロジェクト概要 

OF-PatchのマルチSW化等の大規模環境の対応、テストベッドへの組み込みを行う。

テストベッドは多数のサーバ、スイッチ、テスタを組み込んでおり、OF-Patchはそれらを繋ぎこむため多数のポートが必要になる。通常のOpenFlowスイッチ単体での使用はポート数が不足するため複数のOpenFlowスイッチを組み合わせて1つの大きなパッチパネルとして見せる必要がある。このため、OF-PatchをマルチSWで構成し大規模化を行う。

 

■プロジェクトの課題と実装方式

OF-Patchの大規模化で複数のスイッチを組み合わせるためスイッチ間の接続構成の方式と、どのスイッチを経由するかの経路制御、スイッチ間の中継部ではトラフィック多重の方式の検討が必要となり、また、検証環境のトラフィックに影響を与えない帯域設計が必要となる。

 

・Leaf-Spine方式

Leaf-Spineトポロジは、SpineスイッチとLeafスイッチの2階層の構成をとり、複数のSpineスイッチに対し、Leafスイッチは全て接続される。Leafスイッチをまたがる通信は一旦Spineを介してから宛先のLeafスイッチに伝達される。Spineスイッチが複数あるため、どのSpineスイッチを通る経路を選択するかは課題となる。OF-Patchとして用いる場合はLeafスイッチに検証対象のサーバ,スイッチ等の機器を接続する。10本分の1GポートをUplink用10Gポート1本に割り当てることで、各ポート1Gの帯域を保証する。

Leaf の40本の1GポートをUplink用10Gポート4本で Spine へ接続する。
Leaf、Spine共に通常のOFS(1G、10G)を想定。
 -Leaf 40本以上の1Gポート、Uplink用10Gポート4本
 -Spine 48本の10Gポート
Spine 4台、Leaf 48台 各40ポート = 最大1920 ポートパッチ可能

 

 

 

・Leaf-Spine間のトラフィック多重方式

Leafスイッチの10本分の1GbpsポートをUplink用の10Gbpsポート1本に多重するため、Leaf?Spine間のトラフィック多重方式の検討が必要

検証環境のトラフィックに影響を与えないよう考慮が必要
 -フレームサイズが増加しない工夫
⇒VLANタグやMPLSラベルはフレームサイズが増加するため採用できず、MACアドレス書換え方式を採用した。
 -検証環境毎のアイソレーション

 

・経路制御方式
 -Leaf-Spine間ファイバーの帯域使用率に応じた均等振り分け
 -データベース上、ファイバーに帯域使用率として”使用量/帯域”を設定し、これを重みと捉えて辺の重みを基に経路選択を行うダイクストラ法で経路選択
 

■OF-Patch GUI

ユーザがOF-Patchを操作して、機器の接続構成の変更を容易に行えるようGUIを開発。
外周上に機器を配置し、内周上にポートを配置。ポートをクリックすることで容易に接続可能、リンクをクリックすることで容易に切断可能。
 

■テストベッドへの組込み

現在、Spineスイッチ2台、Leafスイッチ5台の200ポートのパッチパネルとして運用中

 

 

■今後の課題、取り組み

課題

・OF-Patch GUI上で接続後、初回の通信が疎通するまで現状2~3秒かかるため、性能改善が必要
・拡張機能の検討
 -ミラーポートへの転送
 -トラフィックの測定
・OF-Patchの状態監視、耐障害性、トランザクション処理の検討が必要
・現在の経路計算方式では、Leaf-Spine間の使用状況によっては空きポートがある場合も接続不可となるケースがある

 

今後の予定

・拡張機能の検討
・OF-PatchをOSSとして提供
・ホワイトボックススイッチの導入
・10G OF-Patchの開発
・課題の解決への取り組み

 

■対外活動

【平成26年度 沖縄オープンラボラトリ活動報告会】
日時:平成27年2月20日(金)13:00-17:00
会場:沖縄IT津梁パーク 1F プレゼンテーションルーム(沖縄県うるま市)

 

成果報告資料

成果報告動画

 

【平成27年度 沖縄オープンラボラトリ活動報告会】
日時:平成28年2月5日(金)10:00-17:00
会場:沖縄IT津梁パーク 1F プレゼンテーションルーム(沖縄県うるま市)

 

成果報告資料

 

【情報通信マネジメント研究会】
2015年 3月19日-20日の期間に沖縄県石垣市の石垣市民会館にて開催された、情報通信マネジメント研究会に題目「OpenFlowスイッチを用いたパッチパネルの検討」として発表致しました。

 

・資料
予稿「OpenFlowスイッチを用いたパッチパネルの検討
発表資料

 

■OSS化について

概要と目的
2015年8月、OOLではOF-PatchをOSSとしてGithub上に公開した。OSS化することにより、本技術を会員含め多数の方が利用することで普及を促進することが目的である。

 

↓↓GitHub 詳細はこちら↓↓
https://github.com/okinawaopenlabs/of-patch-manager/wiki

 

 

GitHub上での公開内容

・ソースコード

of-patch-managerリポジトリ
of-patch-openflow-controllerリポジトリ
of-patch-guiリポジトリ

 

・インストールマニュアル

OF-Patchマネージャ
 マネージャ用モジュール。apache、tomcat、orientDBのインストール

OF-Patch OpenFlowコントローラ
 OpenFlowコントローラモジュール、Ryuのインストール

OF-Patch GUI
 GUIモジュールのインストール

 

・チュートリアル

インストール後に動作を試せるチュートリアルを用意。
インストールなしですぐに動作を試せるよう、VMイメージも準備

 

・APIリファレンス

Device_mng、Devicename、Port、Portname、Connectedport、Logicaltopology、Setflow、Initflow、Connect、DisconnectのAPI リファレンスを用意

 

・ロゴマーク

OF-Patchのロゴマークは、OkinawaOpenDays、成果報告会などイベントの際に配布を行っている。

 

 

 

 

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