ミッションクリティカルなクラウド基盤を支えるネットワーク仮 … · •...

ミッションクリティカルなクラウド基盤を支える

ネットワーク仮想化ソリューション

© Hitachi, Ltd. 2012. All rights reserved.

株式会社日立製作所情報・通信システム社

通信ネットワーク事業部キャリアネットワーク第二部

2012/7/6

桝川博史

Contents

１. クラウド時代におけるネットワークの課題




１. クラウド時代におけるネットワークの課題

２. ネットワーク制御アーキテクチャの課題

３. 日立ネットワーク仮想化ソリューション

1

４. 研究開発例

１. クラウド時代における

ネットワークの課題



© Hitachi, Ltd. 2012. All rights reserved. 2

� 定額料金下での契約数の飽和傾向

• ブロードバンド加入者数： 1.8％増（2011/6月→9月) [7.3%増/年]

• 携帯電話加入者数： 1.6％増（2011/6月→9月) [6.3%増/年]

� クラウド/スマートフォン等、利用形態変化に伴いトラヒックは大幅増

• インターネット： 23％増/年

１-１定額料金モデルにおけるトラヒック量の爆発的増加

• インターネット： 23％増/年

• 移動通信： 120％増/年

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

契約数（千万）

トラヒック

（設備投資）

契約数

（料金収入）

移動通信

金額


0

2,000

4,000

6,000

出典：総務省「電気通信サービスの契約数及びシェアに関する

四半期データの公表（平成23年度第2四半期（9月末））」

（料金収入）

年

インターネット

’

11

／

3

月

’

10

／

3

月

’

09

／

3

月

’

08

／

3

月

’

07

／

3

月

’

06

／

3

月

’

05

／

3

月

’

04

／

3

月

’

03

／

3

月

’

02

／

3

月

’

01

／

3

月

’

00

／

3

月

’

99

／

3

月

１-２移動通信/インターネットのトラヒック増加

80

100

120

140

160

月間平均（Gb/s)

移動通信トラヒック

800

1000

1200

1400

1600

月間平均（Gb/s）インターネットトラヒック

２２.６％増２２.６％増

１１６％増１１６％増

ダウンロード

アップロード

0

20

40

60

80

Mar-10

Apr-10

May-10

Jun-10

Jul-10

Aug-10

Sep-10

Oct-10

Nov-10

Dec-10

Jan-11

Feb-11

Mar-11

Apr-11

May-11

Jun-11

Jul-11

Aug-11

Sep-11

月間平均0

200

400

600

800

Mar-10

Apr-10

May-10

Jun-10

Jul-10

Aug-10

Sep-10

Oct-10

Nov-10

Dec-10

Jan-11

Feb-11

Mar-11

Apr-11

May-11

Jun-11

Jul-11

Aug-11

Sep-11

月間平均

1000

1200

加入者あたり移動通信トラヒック

40000

48000

加入者あたりインターネットトラヒック

１１６％増１１６％増

ダウンロード

アップロード

ダウンロード

アップロード


0

200

400

600

800

1000

Mar-10

Apr-10

May-10

Jun-10

Jul-10

Aug-10

Sep-10

Oct-10

Nov-10

Dec-10

Jan-11

Feb-11

Mar-11

Apr-11

May-11

Jun-11

Jul-11

Aug-11

Sep-11

月間平均（b/s）

0

8000

16000

24000

32000

40000

Mar-10

Apr-10

May-10

Jun-10

Jul-10

Aug-10

Sep-10

Oct-10

Nov-10

Dec-10

Jan-11

Feb-11

Mar-11

Apr-11

May-11

Jun-11

Jul-11

Aug-11

Sep-11

月間平均（b/s）

１８.７％増１８.７％増９８.６％増９８.６％増

出典総務省「我が国の移動通信トラヒックの現状」(2011年12月) 、

総務省「我が国のインターネットにおけるトラヒック総量の把握」(2011年9月）

アップロード

ダウンロード

アップロード

� クラウドトラヒックの増大

• データセンター内：７６％

• クラウドアクセス：１７％

• データセンターインターコネクト：７％

� 予測困難なトラヒック変動/トラヒックパターン

１-３クラウドトラヒックのインパクト

拡張性、機器コスト、

省電力、運用管理容易化

� 予測困難なトラヒック変動/トラヒックパターン

• ＶＭ移動、クラウドバースト

インタークラウド

データセンター

インターコネクト


インターコネクト

７６％７６％

７％７％

柔軟性、信頼性


クラウドアクセス

１７％１７％

出典：Cisco Global Cloud Index 2011

クラウドアクセス

広域ネットワーク

全トラヒックに

占める比率

全トラヒックに

占める比率

ＶＭ：ＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ

２. ネットワーク制御アーキテクチャの課題




� 制御アーキテクチャ

• 分散ルーティング/スイッチング：IP/MPLS、Carrier Ethernet等

• コントロールプレーン機能集中化：OpenFlow、ForCES等

• 管理プレーンプロビジョニング(トランスポート) ：MPLS-TP、POTS等

� 課題

２-１ネットワーク制御アーキテクチャの課題

� 課題

• スケーラビリティ：ノード数、ルーティングインスタンス数等

• 付加価値機能の実現位置と仮想化（制御機能集中化）

• ネットワークビジビリティ：監視/制御/試験、サイレント障害対策等

Ｃプレーン

Ｃプレーン(集中) Ｍプレーン

MPLS: Multi Protocol Label Switching

MPLS-TP: MPLS Transport Profile

POTS: Packet Optical Transport System

ForCES: Forwarding and Control Element Separation


Ｄプレーン

Ｄプレーン

Ｄプレーン

Ｃプレーン

(分散)

分散ルーティング/スイッチングコントロールプレーン

機能集中化

管理プレーンプロビジョニング

３. 日立ネットワーク仮想化ソリューション




３-１日立ネットワーク仮想化ソリューションを提供開始

� 日本国内のデータセンター事業者、通信事業者、その他大規模データ

センターを有する大学・官公庁向けに、日立ネットワーク仮想化

ソリューションを２０１２年７月３日から提供開始

� ニシラ社とＮｉｃｉｒａＮＶＰの販売代理店契約を締結

2012年7月2日発表

� ニシラ社とＮｉｃｉｒａＮＶＰの販売代理店契約を締結

日立ネットワーク仮想化ソリューション

<論理ネットワークシステム>

•ＮｉｃｉｒａＮＶＰ

(ＮｉｃｉｒａＯＶＳ、コントローラクラスタ、

ゲートウェイ、サービスノードの

ソフトウェアで構成)

<物理ネットワークシステム>

•スイッチ

•ルータ

•ネットワーク管理システム

•その他（ファイアウォール/ロードバランサ等）

© Hitachi, Ltd. 2012. All rights reserved. 9ＮｉｃｉｒａＮＶＰ：ＮｉｃｉｒａＮｅｔｗｏｒｋＶｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎＰｌａｔｆｏｒｍ

ＯＶＳ：ＯｐｅｎｖＳｗｉｔｃｈ

•

<サーバシステム>

・ＮｉｃｉｒａＮＶＰを搭載するサーバ装置

・サーバ仮想化ソフトウェア

(ハイパーバイザ)ライセンス

<システムインテグレーション>

・システム導入支援

・システム構築

・保守サポート

１. ニシラ社のネットワーク仮想化ソフトウェア「ＮＶＰ」を活用

３-２日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長

２.ネットワーク仮想化向けに最適化された物理ネットワークの提供


３. 豊富な通信事業者向けＳＩノウハウに基づく

システム構築・保守サポートサービスを提供

10

３-３日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長①

� ネットワーク仮想化ソフトウェア「ＮｉｃｉｒａＮＶＰ」を活用

� 物理ネットワーク上に仮想ネットワークを重ねるオーバーレイ方式を採用

� ライブマイグレーションの際にも、自動的なネットワーク接続変更が可能

物理ネットワーク物理ネットワークルータ物理ネットワーク

システム

物理ネットワーク

システム

論理ネットワーク論理ネットワーク

仮想サーバを

論理的に接続

ネットワーク

管理システム

JP1など

ルータ

AX8600Rシリーズなど

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

・・・・・・・・・・・・イーサネットファブリックＢＦＳ/ＶＢ


サーバ

システム

サーバ

システム

論理ネットワーク

システム


システム

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

VM

Nicira OVS

VM VM VM

Nicira OVS

VM VM

Nicira

サービスノード

Nicira

ゲートウェイハイパーバイザハイパーバイザNicira

コントローラ

クラスタ

物理ネットワーク物理ネットワーク L3ルータ

３-４日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長②

� ネットワーク仮想化向けに最適化された物理ネットワークの提供

• 小規模から大規模システムまでのスケールアウトによる拡張性、

低コスト、高い信頼性、省電力、効率の良い運用管理

物理ネットワーク物理ネットワークルータ物理ネットワーク

システム


システム


L2スイッチL2スイッチ L2スイッチ

L2スイッチ L2スイッチ

Boxcore Fabric System(ファブリック型スイッチ)

L2スイッチ・・・・・・・・・・・・AXシリーズ

ネットワーク

管理装置

JP1仮想サーバを

論理的に接続


システム


システム

イーサネットファブリックＢＦＳ/ＶＢ*

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

・・・・・・・・・・・・ルータ


ネットワーク

管理システム

JP1など


サーバ

システム

サーバ

システム


システム


システム

HA8000サーバHA8000サーバHA8000サーバ HA8000サーバ

VM

Nicira OVS

VM VM VM

Nicira OVS

VM VM

Nicira


Nicira

ゲートウェイ

Nicira

コントロール

クラスタハイパーバイザハイパーバイザ12

Niciraコントローラ

クラスタ

イーサネットファブリックＢＦＳ(BoxCore Fabric System)を採用

Interop Tokyo 2012 Best of Show Awardで受賞

� クラウドコンピューティング＆バーチャリゼーション部門特別賞

(ニシラ社のネットワーク仮想化ソリューションＮＶＰと共同)

*キャリア/SP/エンタープライズ向けネットワーキング部門

(ＶｉｒｔｕａｌＢｏｘＣｏｒｅにてグランプリ受賞)

３-５イーサネットファブリックBFS（BoxCore Fabric System）

スモールスタート

BFS適用

BFS最大スケール

• Box型スイッチにより実現するスケールアウト型イーサネット・ファブリック

スモールスタート

【1.28Tbps】10G×64ポートノンブロック BFS適用

【容量2.56Tbps～】

10G×128ポート～ノンブロック

（最大3968ポート10G収容）

BFS最大スケール

【最大容量40Tbps】

10G×2048ポートノンブロック

大型シャーシシステムと比べたBFSの導入効果※

� スモールスタートからビッグスケールまで、投資の最適化を実現


大型シャーシシステムと比べたBFSの導入効果※

コスト

約1/4

消費電力

約1/4※10G×1024ポート要件：A社大型シャーシ構成（5.12T） vs BFS(5.12T) 比較ラック間配線

約1/7

３-６ BFSのコア技術：分散マルチパスアーキテクチャ

• Fabric Switch (1.28Tbps/0.64Tbps)を必要帯域分設置

�Port Switch (10GE 64ポート/32ポート)を必要ポート数分設置

�FSとPSをシンプルなLAGベース技術によりマルチパス接続（最大320G）

FS FS FS FS

帯域増強スイッチ

Fabric Switch (FS) 最大32台

Apresia15000シリーズ

LAGベース

マルチパス


PS PS PS

ポート拡張スイッチ

Port Switch (PS) 最大64台

14

ユーザーへの1G/10Gポート提供

３-７特長①: スケールアウト

Fabric Switch

マルチパス

Port Switch

Server

Storage

ポート拡張

帯域拡張


ポート拡張と帯域拡張を、冗長を取りながら、柔軟・安全に実施可能

15

３-８特長②: シンプル & ロバスト

L2/L3情報によりマルチパス上の

高効率な負荷分散

シンプルなLAGベース技術による

マルチパス接続 (最大32分散)

Nicira社トンネル方式

(STT)分散追加により、

Port Switch

Fabric

Switch

×

×

(STT)分散追加により、

フロー単位の

マルチパス分散実現


マルチパス間の折り返りは

ハードウェアで抑制=Loop Free

全通信が最大3Hopで完了し

低遅延（最短3マイクロ秒 ※）

※64B 3Hop時、1Hop時は最短1μsec

Port Switch

FS-1 FS-21 3 1 322 4 4FS-1 FS-21 3 1 322 4 4３-９特長③: 高速フェイルオーバー

• 障害時はパスが縮退し高速復旧

• 経路の再計算や再配布は不要

正常状態

FS-1 FS-21 3 1 322 4 4FS-1 FS-21 3 1 322 4 4ファブリック

シングルパス

障害

PS-1 PS-2

1 3 1 342 2 4PS-1 PS-2

1 3 1 342 2 4FS-1 FS-2

PS-1 PS-2

1 3 1 31 3 1 3

24

22

42

44

正常状態

4240G通信

リンク縮退


PS-1 PS-2

1 3 1 342 2 4PS-1 PS-2

1 3 1 342 2 4ファブリック

障害

17

通信復旧時間：200ms （Typ.）

40G通信

ファブリック

縮退

３-10 特長④: プラグ & プレイ拡張

• BFS制御プロトコルによりノード／パスを自動検出、

追加はプラグ & プレイ

FS-1 FS-21 2 1 2制御

FS-1 FS-21 2 1 2 33 4 4帯域拡張

PS-1 PS-2

1 2 1 2制御

フレーム

パス追加

PS-1 PS-2

1 2 1 243 3 4FS-1 FS-21 2 1 2 FS-3 FS-411 2 2FS-1 FS-21 2 1 23 34 4ユーザーポート拡張

PS追加


いずれの追加パターンも初期設定のみで安全・簡単に追加可能

PS-1 PS-2

1 2 1 243 3 4PS-1 PS-2

1 2 1 2PS-3

1 2PS-4

1 2

３-11 特長⑤: 一元管理【Virtual BoxCoreによるCLI仮想化】

• Fabric Switchは初期設定以外設定不要＝運用管理はほぼ不要

• 最大32台のPort Switchを仮想的に1台の装置として扱うことが可能

Fabric Switch 仮想的な１台の巨大シャーシ仮想的な１台の巨大シャーシ仮想的な１台の巨大シャーシ仮想的な１台の巨大シャーシ

FS FS FS FS

PS PS PS

Fabric Switch

運用管理はほぼ不要

IP IP

仮想的な１台の巨大シャーシ仮想的な１台の巨大シャーシ

�一括共通設定

�一元管理

�単一UI（CLI）

仮想的な１台の巨大シャーシ仮想的な１台の巨大シャーシ

�一括共通設定

�一元管理

�単一UI（CLI）Manage Card Manage CardLine Card (PS) Line Card (PS)FS FS FS FSLine Card (PS) Line Card (PS)


PS PS PS

Port Switch

管理インタフェースの一元化

Line Card (PS) Line Card (PS)Line Card (PS) Line Card (PS)Line Card (PS) Line Card (PS)Line Card (PS) Line Card (PS)Line Card (PS) Line Card (PS)Line Card (PS) Line Card (PS)

３-12 特長⑤: 一元管理【BFSManagerによる可視化】

• ファブリック管理ソフトにより、ファブリックの稼働情報を視覚的に

分かり易くモニタリング可能

トポロジー監視ファブリック容量表示



障害監視

トラフィック監視

障害監視障害監視


トラフィック監視

３-13 Niciraとの役割分担

運用運用サービスサービス課金課金

CustomerCustomerCustomerCustomer

Security Multi-tenant

Packet

Forwarding

SLA

Security Multi-tenant

Migration


スケールアウト

シンプル＆ロバスト

高速障害切替

プラグ＆プレイ

ファブリックの

一元管理

３-14 日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長②

� アラクサラ製ルータＡＸ８６００Ｒシリーズの特長

• 業界をリードする省電力技術により、節電やＣＯ２

削減に貢献

• Interop Tokyo 2012 Best of Show Award 「キャリア/ＳＰ/

エンタープライズ向けネットワーキング部門」のグランプリ受賞

背

景

� 最先端の設計技術で、装置のさらなる省電力化を推進

� アラクサラ独自の省電力機能を進化させた、フレックス省電力を開発

• 運用上不要な余剰性能/部位/ポートの電力を節約することで省電力化

装置のさらなる省電力化フレックス省電力

１０ＧＮＩＦのポートあたり消費電力

�トラヒック急増にともない、ルータは性能だけでなく消費電力も増加傾向にある

�クラウドのような社会インフラには、ＣＯ２

削減の大きな責任が求められている


AX8600RAX7800R

消費電

力

省エネ設計で

1/2に低減!!

※ 設計目標値

トラヒック量

消費電力

二つの

技術で

省エネ化

二つの

技術で

省エネ化

状況に

あわせて

電力を制御

１０ＧＮＩＦのポートあたり消費電力

NIF ： Network Interface

� 統合システム運用管理ＪＰ１シリーズの特長

• 指定した期間でサーバ、ネットワーク機器のシステムリソース情報を自動収集

• しきい値による障害予兆監視も実施

３-15 日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長②

管理情報収集画面

収集時間設定画面

管理情報収集画面

しきい値設定画面

収集時間帯の設定

も可能です。

しきい値の規定値を

ネットワーク機器

JP1/Cm2/NNMi画面


サーバ

しきいしきいしきいしきい値値値値しきいしきいしきいしきい値値値値

しきい値の規定値を

参考に監視を開始

できます。

サーバ

しきい値超過時に、インシデント登録や、

監視マップの該当機器シンボルの色を

変化させるなど、JP1/Cm2/NNMiと連携

します。

また、あらかじめ指定されたコマンドを

自動実行します。

JP１/Cm２/ＮＮＭｉ：ＪＰ１/Ｃｍ２/ＮｅｔｗｏｒｋＮｏｄｅＭａｎａｇｅｒｉ

３-16 日立ネットワーク仮想化ソリューションの特長③

� 豊富な通信事業者向けＳＩノウハウに基づくシステム構築・

保守サポートサービスを提供

• 高い信頼性が要求されるミッションクリティカルなシステム構築や、

既存ネットワークとのスムーズなマイグレーションなど、豊富なＳＩノウハウに

基づくキャリアグレードのシステムインテグレーションを提供基づくキャリアグレードのシステムインテグレーションを提供

• ニシラ社やネットワーク機器ベンダーと連携し、日立を窓口とした問題解析や

機能改善を含むワンストップ保守サポートを提供

日立日立ニシラ社ニシラ社

連携

ワンストップ

問い合わせ


お客さま


ベンダー


ベンダー

ワンストップ

保守サービス

回答

連携


システム


システム

３-17 日立ネットワーク仮想化ソリューション

インターネット／VPNインターネット／VPN

クラウド利用者

� データセンター向けネットワーク仮想化ソリューションシステム構成例

ルータ


システムシステム

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

スイッチ

Apresia15000

・・・・・・・・・・・・仮想サーバを

論理的に接続

ルータ


ネットワーク

管理システム

JP1など

イーサネットファブリックＢＦＳ/ＶＢ*



システム


システム

サーバ

システム

サーバ

システム

25

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

サーバ

HA8000シリーズ

Nicira OVS Nicira OVS

Nicira


Nicira

ゲートウェイ

Nicira

コントローラ

クラスタ

VM VM VM VM VM VM

ハイパーバイザハイパーバイザ

４. 研究開発例




� 広域網とデータセンターを連携して制御

• 広域網およびデータセンターのリソース使用状況モニタリング

• ネットワークおよびサーバリソースの統合管理

• 低負荷時にサーバ集約、ルートも同期してトラヒック集約

４-１省電力クラウド制御

統合管理

システム

サーバ

ノード

ノード

ノード


トラヒック

片寄せ

３.サーバ集約に連動したトラヒック集約３.サーバ集約に連動したトラヒック集約３.サーバ集約に連動したトラヒック集約

１.リソース使用状況モニタリング１.リソース使用状況モニタリング１.リソース使用状況モニタリング２.リソースの統合管理２.リソースの統合管理２.リソースの統合管理


利用者

サーバデータセンター

サーバ

ノード

広域ネットワーク

ライブマイグレーション

この研究開発は総務省から受託した「クラウドサービスを支える高信頼・

省電力ネットワーク制御技術の研究開発」から得られたものです。

ミッションクリティカルなクラウド基盤を

支えるネットワーク仮想化ソリューション

END


株式会社日立製作所情報・通信システム社

通信ネットワーク事業部キャリアネットワーク第二部

2012/7/6

桝川博史

注意書き

• Apresia、BoxCoreは日立電線株式会社の登録商標

です。

• XenServerは、米国およびその他の国における

Citrix Systems, Inc.の商標です。

• 記載の会社名、製品名は、それぞれの会社の商標

または登録商標です。

• 製品の改良により予告なく記載されている仕様が

変更になることがあります。

ミッションクリティカルなクラウド基盤を支える ネットワーク仮 … · •...

Documents

ミッションクリティカルなクラウド基盤を支えるネットワーク仮 … · •...