Interact2016：Introduction of Hyper-V Network Virtualization ver.2
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Introduction of Hyper-V Network Virtualization ver.2 for Interact × Cloud Samurai Roadshow in Japan
Interact2016：Introduction of Hyper-V Network Virtualization ver.2
- 1. Interact × Cloud Samurai Roadshow 2016/06/25 System Center User Group Japan 後藤 諭史（Satoshi GOTO）
- 2. 後藤 諭史（ Satoshi GOTO ） 某 ISP 所属。 仮想化製品が主な専門分野です。 Microsoft MVP - Cloud and Datacenter Management （Jul.2012 - Jun.2016） TwitterとBlogはこちら ◦ Twitter：@wind06106／Blog：Tech Notes（http://www.dob1.info ：更新止まってます） 2
- 3. セッションの目的 ◦ Windows Server 2016 で Software Defined Network を実現するネットワー ク仮想化技術『 Hyper-V Network Virtualization ver.2 』と、必須コンポー ネントである『 Network Controller 』の機能をご理解いただく。 ◦ 『 Hyper-V Network Virtualization ver.2 』を実装するための必須コンポー ネントとその機能をご理解いただく。 セッションのゴール ◦ Windows Server 2016 で実現される Software Defined Network がどのよう な機能を提供するかを説明できる。 3
- 4. Hyper-V Network Virtualization Ver.2 ってなに？ HNV v2 のコンポーネントと実装 HNV v2 with SCVMM まとめ 4
- 6. 本セッションは Windows Server 2016 Technical Preview 5 (#14300) および System Center 2016 Technical Preview 5 Virtual Machine Manager (#4.0.1381.0) での検証結果を基に記載しています。 今後、仕様および機能は変更される可能性があります。 6
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- 8. 8 略して『 HNV v1 』 Windows Server 2012 で導入されたネットワーク仮想化技術 コア技術は Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation (NVGRE) 詳細はこちら
- 9. 9 ネットワーク仮想化を行う上で重要な『 コントロールプレーン 』の存在が不明瞭 ◦ PowerShell による運用の場合は、コントロールプレーン不在のため、全てが手動管理 ◦ System Center 2012 R2 Virtual Machine Manager (SCVMM) を利用した場合には、 コントロールプレーンを運用管理ツールである SCVMM が担うことになり、ある意味 SPoF となってしまった → SCVMM の冗長化が非常に重要なキーワード Windows Server Gateway(WSG) がパフォーマンス上ボトルネックに ◦ Overlay Network(Tenant Network) と 外部 Network との唯一の接続点が WSG ◦ 外部 Network との通信のすべてが WSG を通過するため、ボトルネックになることが 容易に想像 → データプレーン上 SPoF になりうる可能性 → これもまた冗長化が非常に重要なキーワード ◦ 3rd Party 製の Gateway も登場したけれど…… → 日本国内では 1 機種 (F5 BIG-IP) ？
- 11. 11 略して『 HNV v2 』 Windows Server 2016 で導入される Cloud-inspired されたネットワーク仮想化技術 → 但し、Windows Server 2016 においても HNV v1 は使用可能 Network Controller をはじめ、分散処理を前提としたコアコンポーネント → コアコンポーネントは冗長構成を前提 データプレーンは HNV v1 から引き続き、Edge Overlay Network Architecture を採用 Overlay Network Protocol として、NVGRE と VXLAN のどちらかを選択可能 → デフォルトは VXLAN コンピュートノード側の処理は、すべて 仮想スイッチに実装された機能拡張（エクステ ンション）で実施
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- 14. 14 Network Controller ◦ HNV v2 におけるコントロールプレーン ◦ サービスファブリックライクなクラスター構成 Software Load Balancer MUltipleXer (SLBMUX) ◦ Tenant VM に対する Source NAT 、 LB機能を提供 ◦ Windows Server のサービスとして実装 Gateway ◦ Tenant Network と 外部 Network の接続を提供 ◦ 提供される接続方式は IPSec / GRE Tunnel / L3 Routing Hyper-V Host コンポーネント ◦ Windows Azure VFP Switch Extension ◦ NC Host Agent （ Windows サービス） ◦ SLB Host Agent （ Windows サービス）
- 15. 15 Forwarding Extension として実装 Virtual Filtering Platform は HNV v2 のコンピュートノード側の処理の一切を実施する重要 なコンポーネント HNV v2で実装されている 各種機能の処理を担当 ※ Switch Extension の詳細に関しては、以下の資料を参照のこと Hyper-V 仮想スイッチの Tips と To Be （仮） http://www.slideshare.net/wind06106/mvpcomcamp2015
- 16. 16 Management Plane • Network Controller • 仮想ネットワーク機能拡張 (例 VXLAN 対応や QoS など) • Network Functions Virtualization (分散ファイアウォール, ロードバランサー、ゲートウェイ) • スクリプト & PowerShell • REST API 呼び出しを行えるツール (例 Azure Stack) • System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) 今回のデモ環境
- 17. 17 イベントログ
- 18. 18 Hyper-V Host: 10.4.1.5 パケットの取り扱いルールを ポリシーとして配布 カプセル化 ロードバランス NAT ACLVNet Routing Policy ACLs NAT Endpoints VFP VM1 10.1.1.2NIC Flow Action TO: 10.2/16 Encap to GW TO: 10.1.1.5 Encap to 10.5.1.7 TO: !10/8 NAT out of VNET Flow Action TO: 79.3.1.2 DNAT to 10.1.1.2 TO: !10/8 SNAT to 79.3.1.2 Flow Action TO: 10.1.1/24 Allow 10.4/16 Block TO: !10/8 Allow VNET LB NAT ACLs Network Controller
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- 20. 20 LB VIP 、 Source NAT Address 、 IPSec Gateway の 接続先 Address 等々、 Tenant VM が外部 Network と接続するために使用される Address (Public IP) は、 全て Routing Protocol である BGP (Border Gateway Protocol) で配信 経路配信は SLBMUX / Gateway が実施 → コアコンポーネントは冗長構成を前提 Public IP Address は経路情報として配信され、実体 (MAC Address) を持たない Address(Virtual IP (VIP)) としてとして扱われる
- 21. 21 SLBMUX VXLAN NAT Address(Public IP) を /32 にてBGP 広報 Public IP 宛のPacket を NAT設定されている VM に VXLAN にてForwarding
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- 23. 23 ダイレクトサーバーリターン ◦ SLBMUX から Routing / VXLAN にて カプセル化して送信されてきた接続要求に対し、 VM(Hyper-V) が SLBMUX を経由せずに直接返答する ◦ NAT 処理は、 SLBMUX と連携して VFP Switch Extension が実施 ◦ Edge Routerから見ると、非対称通信が行われているようにみえる BGP による VIP 配信 分散冗長構成 ◦ フェイルオーバークラスターに拠らない冗長化 ◦ 経路制御は BGP で実施
- 24. 24 SLBMUX Hyper-V Switch(VFP Switch Extension) BGP 広報
- 25. 25 接続形態は以下の 3 つ ◦ IPSec 接続 ◦ GRE Tunnel 接続 ◦ Layer 3 接続 IPSec 接続は SLBMUX と協同動作 ◦ IPSec Gateway Address は VIP として SLBMUX にて BGP 経路広報実施 ◦ SLBMUX と Gateway 間は VXLAN による Overlay 通信 ◦ Gateway からはダイレクトサーバーリターン GRE Tunnel は Gateway のみで完結 ◦ NVGRE ではなく、純粋な GRE Tunnel ◦ GRE Tunnel なので、経路上の暗号化は行われない
- 26. 26 SLBMUX Hyper-V Switch(VFP Switch Extension) BGP 広報 GW
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- 28. 28 Hyper-V Switch(VFP Switch Extension) BGP 広報 GW
- 29. 29参考： NVGRE
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- 32. 32 主要コンポーネントは、全て Service Template にて展開 ◦ Service Template を使用しない展開はサポートされない Service Template は github からダウンロード ◦ https://github.com/Microsoft/SDN Windows Server 2016 TP5 には、必ず最新の Windows Update を適用すること SCVMM 2016 TP5 には、必ず CU2 を適用する ◦ https://support.microsoft.com/en-us/kb/3160164 Step-by-Step Guide のとおりに展開しても、うまく展開できないときがある あきらめたら、そこで試合 s(ry ◦ https://blogs.technet.microsoft.com/larryexchange/2016/05/30/step-be-step-for-deploying-a-sdnv2-using-vmm-tp5-part-1/
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- 34. Network Controller を Service Template で展開する際、 Network Controller で管理されな い論理スイッチ作成する必要がある（のちに Network Controller 管理に変換）。 その際、 Extension 構成時に必ず『 Microsoft Windows Filtering Platform』のチェック ボックスをオフにして作成すること！ → 手順を怠ると、 NC を VMM に登録する際に、必ずエラーになります 34
- 35. 全電源断の状態から起動する際、 Network Controller を起動が完全に完了してから、各コ ンポーネントを起動すること ◦ 手順を怠ると、 動作が不安定になったり…… ◦ Network Controller の完全起動（プロセスが落ち着くまで）は、手元の検証環境だと、 約 7 分かかっています → NC VM スペック： vCPU 4core(X3430)/4GB MEM/SSD) ◦ もしかすると、完全起動後に Network Controller に接続している Hyper-V ホストが起 動していた場合には、 NCHostAgent を再起動したほうがいいかも ◦ 各コンポーネントを起動していき、逐次ログを確認する → NC にて 『 netstat 』コマンドを実行し、 通信状況を確認するのも有効 ◦ Network Controller 以外を色々再起動しているうちに動き始めるので、怪しい動きをし ていたら、 NC VM 以外を再起動してみるのも手 ◦ Windows Update がかかったら、 全電源断状態から起動しましょう…… ◦ どうやっても動かない時は、その部分だけ作り直す勇気も必要 35
- 36. 36 SLBMUX の BGP 経路広報は、MGMT VLAN 接続 NIC から実施される → したがって、Edge Router は MGMT VLAN に設置する必要あり → 以後は、 Transit VLAN から経路広報するよう変更される BGP を有効化した L3 接続は未サポート → BGP を有効化しない場合でも、GUI での設定は不可（要 PowerShell ）
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- 38. 38 Network Controller は Microsoft Azure Stack のコアコンポーネントにも使われている コアテクノロジーの一つです ネットワーク仮想化にとどまらず、ネットワークをソフトウェアでコントロールし、 『サービス』としてネットワークを提供する、プライベートクラウドをより便利に活用す ることを可能にするテクノロジーといえます Microsoft Azure に Inspired された HNV v2 を理解することにより、Microsoft Azure の ネットワークがなんとなく見えてくるかもしれません とりあえず、検証を始めてみることをお勧めします
- 39. 39 Zero to SDN in under five minutes https://blogs.technet.microsoft.com/windowsserver/2016/02/04/zero-to-sdn-in-under-five-minutes/ Software Defined Networking (SDN) https://technet.microsoft.com/en-us/library/mt403307.aspx Deploy a Software Defined Network Infrastructure https://technet.microsoft.com/en-us/library/mt590901.aspx Step-be-step for deploying a SDNv2 using VMM TP5 https://blogs.technet.microsoft.com/larryexchange/2016/05/30/step-be-step-for-deploying-a-sdnv2-using-vmm-tp5-part-1/ https://blogs.technet.microsoft.com/larryexchange/2016/05/30/step-be-step-for-deploying-a-sdnv2-using-vmm-tp5-part-2/ https://blogs.technet.microsoft.com/larryexchange/2016/05/31/step-be-step-for-deploying-a-sdnv2-using-vmm-tp5-part-3/ https://blogs.technet.microsoft.com/larryexchange/2016/06/01/step-be-step-for-deploying-a-sdnv2-using-vmm-tp5-part-4/ github https://github.com/Microsoft/SDN
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