Wirtualizacja infrastruktury sieciowej wyniki projektu

1. Wirtualizacja infrastruktury sieciowejwyniki projektu Warszawa, 27 maja 2013

2. Zespoły Politechnika Warszawska Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe Politechnika Śląska

3. Plan prezentacji • Wirtualizacja w Systemie IIP • Idealne urządzenie umożliwiające wirtualizację • Platformy wirtualizacji • XEN • EZappliance • NetFPGA • Podsumowanie

4. Architektura Systemu IIP

5. Idealne urządzenie umożliwiające wirtualizcję Wirtualne węzły. Zachowana izolacja, choć możliwe współdzielenie zasobów (CPU, pamięć) Mechanizm klasyfikacji na podstawie nagłówka PI Wirtualizacja łączy. Zachowana izolacja poprzez odpowiedni algorytm szeregujący

6. Szeregowanie na wyjściu

7. Monitor maszyn wirtualnych Xen • Maszyny wirtualne (VM) kontrolowane przez hipernadzorcę • Sterowniki urządzeń w osobnej, uprzywilejowanje maszynie wirtualnej, np. VM0 (niezawodność i stabilność) • Łatwe tworzenie i usuwanie węzłów wirtualnych (maszyn wirtualnych), przenoszenie pomiędzy różnymi maszynami fizycznymi Sprzęt

8. Klasyfikacja wXen VM1Węzeł wirt IP6QoS VM0 sterownik backend eth0 eth0 - most reguły ebtables vif1.0 VM2 Węzeł wirt. CAN Klasyfikator peth0 vif2.0 eth0 vif3.0 VM3 Węzeł wirt. DSS eth0 vif4.0 VM4 Węzeł wirt. MGT eth0

9. Szeregowanie w Xen VM1 Węzeł wirt. IP6QoS VM0 sterownik backend algorytm szeregujący eth0 eth0 - most vif1.0 ebtables VM2 Węzeł wirt. CAN vif2.0 eth0 D peth0 vif3.0 VM3 Węzeł wirt. DSS eth0 vif4.0 VM4 Węzeł wirt. MGT eth0

10. Plusy i minusy Xen

11. Urządzenie EZappliance • EZchip Technologies • EZappliance -kompaktowa platforma sprzętowa do wdrażania aplikacji sieciowych • Programowalny procesor sieciowy EZchip NP-3 wykonujący klasyfikowanie, modyfikowanie, przełączanie i zarządzanie ramkami • Wbudowany komputer (Host CPU) podłączony przez PCI do NP-3 • 24 porty Gigabit Ethernet.

12. Węzeł Systemu IIP na EZappliance płaszczyzna sterowania płaszczyzna przekazu danych

13. Płaszczyzna danych – procesor NP-3 • równoległe przetwarzanie na wszystkich poziomach • programowane w asemblerze • wyodrębnianie nagłówków PI oraz nagłówków wyższych poziomów • analiza wartości pól w nagłówkach • decyzje dotyczące dalszego przetwarzania, • przygotowanie ramki wyjściowej itp. szeregowanie (konfigurowalne) Algorytmy szeregujące L1/L2 Klasyfikator

14. Plusy i minusy EZappliance

15. Platforma NetFPGA Field-ProgrammableGateArray –programowalna macierz bramek Sprzęt • Virtex II-Pro FPGA (Xilings) • 53 tyś. układów logicznych • pamięci SRAM i DRAM • 2 procesory PowerPC • 4 porty Gigabit Ethernet Software • sterowniki Linuxowe • wirtualne interfejsy sieciowe • mapowanie pamięci do rejestrów

16. Implementacja węzła Systemu IIP • NetFPGA pozwala na osobne fizyczne zaimplementowanie ścieżki każdego Równoległego Internetu, tzn. każda ścieżka ma swoje własne komponenty przydzielone podczas projektowania i konfiguracji • Warstwa sterowania zaimplementowana osobno, programowo (PC Linux) • Komunikacja DP ↔ CP odbywa się poprzez wirtualne interfejsy sieciowe i mapowanie pamięci do rejestrów

17. Plusy i minusy NetFPGA

18. Kilka testów izolacji Spirent SPT-2000 Węzeł Systemu IIP Port 1 Port 1 IPv6 QoS VPort1 VPort2 Port 2 Port 2 CAN VPort1 Port 3 Port 3 VPort2 DSS VPort1 Port 4 Port 4 VPort2

19. Ruch wchodzący: 400Mb/s każdy RI, ruch CAN typu ON-OFF Konfiguracja alg. szeregowania: 300Mb/s na każdy RI Xen Wyniki 1 NetFPGA

20. Ruch wchodzący: 200Mb/s, 300Mb/s, 400Mb/s Konfiguracja alg. szeregowania: 300Mb/s na każdy RI Wyniki 2 Xen NetFPGA

21. Podsumowanie • Udało się zbudować węzły fizyczne Systemu IIP wykorzystujące każdą z omawianych platform wirtualizacji • Wybrane platformy wirtualizacji różnią się swoimi mocnymi i słabymi stronami, w szczególności: łatwością implementacji, możliwościami implementacji nowych rozwiązań, wydajnością.

22. Źródła • W. Burakowski, H. Tarasiuk, A. Bęben, Architektura Systemu IIP, rozdział w ,,Inżynieria Internetu Przyszłości, część 1", praca pod red. W. Burakowskiego i P. Krawca, Oficyna Wydawnicza PW, (2012) • W. Burakowski W. Góralski, P. Wiśniewski, Idealne urządzenie umożliwiające wirtualizację infrastruktury sieciowej w Systemie IIP, rozdział w ,,Inżynieria Internetu Przyszłości, część 1", praca pod red. W. Burakowskiego i P. Krawca, Oficyna Wydawnicza PW, (2012) • A. Chydzinski, M. Rawski, P. Wisniewski, B. Adamczyk, I. Olszewski, P. Szotkowski, L. Chrost, P. Tomaszewicz, D Parniewicz, Virtualization Devices for Prototyping of Future Internet, Proc. of SNPD, Kyoto, August 2012, pp. 672-678, (2012) • P. Zwierko, H. Tarasiuk, M. Rawski, P. Wiśniewski, D. Parniewicz, A. Juszczyk, B. Adamczyk, A. Kaliszan. Platformy wirtualizacji: implementacja węzła Systemu IIP, rozdział w ,,Inżynieria Internetu Przyszłości, część 1", praca pod red. W. Burakowskiego i P. Krawca, Oficyna Wydawnicza PW, (2012) • B. Adamczyk, A. Chydziński, Implementacja programowej platformy wirtualizacji dla Systemu IIP z wykorzystaniem monitora maszyn wirtualnych, Przegląd Telekomunikacyjny, nr 8-9, 2012, pp. 1399-1408, (2012) • P. Wiśniewski, D. Parniewicz, K. Dombek, A. Juszczyk, I. Olszewski, Implementacja wirtualizacji dla Systemu IIP na platformie Ezappliance, Przegląd Telekomunikacyjny, nr 8-9, 2012, pp. 1387-1398, (2012)