ネットワーク機能仮想化 (NFV) の製品ガイド

ネットワーク機能仮想化 (NFV) を実装する主な利点は以下のとおりです。

欧州電気通信標準化機構 (ETSI) は、ヨーロッパの情報通信技術 (ICT: Information and Communication Technology) の標準を開発する独立した標準化組織です。

ネットワーク機能仮想化 (NFV) は、プロプライエタリーのハードウェアデバイスの使用に伴う問題への対処に重点を置いています。NFV を使用すると、ユースケースの要件や経済的な利点によっては、ネットワーク固有の設備をインストールする必要性が軽減されます。ETSI Industry Specification Group for Network Functions Virtualization (ETSI ISG NFV) は、VF を確実にサポートするために必要な要件、リファレンスアーキテクチャー、インフラストラクチャー仕様を設定します。

Red Hat では、通信事業者 (CSP) の IT とネットワークのコンバージェンス実現を支援するオープンソースベースのクラウド最適化ソリューションを提供しています。Red Hat は、Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) や Open vSwitch with Data Plane Development Kit (OVS-DPDK) などの NFV 機能を Red Hat OpenStack に追加します。

通常、ネットワーク機能仮想化 (NFV) プラットフォームには、以下のコンポーネントが含まれます。

Red Hat の NFV 向けのソリューションには、ETSI モデルに含まれる NFV フレームワークの異なるコンポーネントとしての役割を果たすことのできる各種製品が含まれます。NFV ソリューションには、Red Hat ポートフォリオの以下の製品が統合されます。

Red Hat OpenStack Platform director は完全な OpenStack 環境をインストールおよび管理します。director は、アップストリームの OpenStack TripleO プロジェクトをベースとしています。TripleO とは、「OpenStack-On-OpenStack」の頭文字の「O」が 3 つあることを意味しています。このプロジェクトは、OpenStack コンポーネントを活用して、完全に機能する OpenStack 環境をインストールします。これには、アンダークラウドと呼ばれる、最小限の OpenStack ノードが含まれます。アンダークラウドは、オーバークラウド (実稼働環境用の OpenStack ノードとして使用される一連のベアメタルシステム) のプロビジョニングと制御を行います。director は、リーンかつ堅牢な Red Hat OpenStack Platform の完全な環境を簡単にインストールできる方法を提供します。

アンダークラウドおよびオーバークラウドのインストールに関する詳細は、『director のインストール と使用方法』 を参照してください。

NFV のプランニングガイドラインと設定についての詳細は、『 ネットワーク機能仮想化(NFV)のプランニングおよび設定ガイド』 を参照してください。

高速データパスには、以下のようなオプションがあります。

以前は、x86 システムの全メモリーは、システム内のどの CPU からでも同等にアクセスできていました。これにより、システム内で操作を行う CPU、Uniform Memory Access (UMA) を参照する CPU はどれでも、メモリーのアクセス時間が同じでした。

Non-Uniform Memory Access (NUMA) では、システムメモリーは、特定の CPU またはソケットに割り当てられるノードと呼ばれるゾーンに分割されます。CPU のローカルにあるメモリーには、そのシステムのリモートの CPU に接続されているメモリーにアクセスするよりも高速です。通常、NUMA システム上のソケットにはそれぞれローカルのメモリーノードがあり、別の CPU のローカルにあるノードのメモリーや、全 CPU で共有されるバス上のメモリーよりも、コンテンツに早くアクセスできます。

同様に、物理 NIC はコンピュートノードのハードウェア上の PCI スロットに配置されます。これらのスロットは、特定の NUMA ノードに関連付けられる特定の CPU ソケットに接続されます。パフォーマンスを最適化するには、CPU の設定 (SR-IOV または OVS-DPDK) と同じ NUMA ノードにデータパス NIC を接続します。

NUMA を使用しない場合のパフォーマンスへの影響は大きく、一般的に、パフォーマンス の10 % 以上が影響を受けます。各 CPU ソケットには、仮想化を目的とする個別の CPU として扱われる複数の CPU コアを配置することができます。

OpenStack Compute は、インスタンスの起動時にスマートなスケジューリングや配置の意思決定を行います。管理者はこれらの機能を活用すると、NFV や高性能コンピューティング(Warehouse)などの特化されたワークロードを対象にするために、カスタマイズされたパフォーマンスフレーバーを構築することができます。

以下の図では、2 つのノードからなる NUMA システムの例と、CPU コアとメモリーページが利用できる方法の例を示しています。

CPU ピニングは、指定のホスト内にある特定の物理 CPU 上で特定の仮想マシンの仮想 CPU を実行する機能のことです。vCPU ピニングでは、ベアメタルシステムへのピニングタスクと同様の利点が得られます。仮想マシンは、ホストのオペレーティングシステムのユーザー空間タスクとして実行されるので、ピニングすることでキャッシュの効率性が向上されます。

詳細は、『インスタンス＆イメージガイド』の「 NUMA ノードを使用する CPU ピニングの設定」を 参照してください。

物理メモリーは、ページと呼ばれる連続した一連のリージョンに分割されます。効率化を図るため、システムは、各メモリーバイトにアクセスするのではなく、ページ全体にアクセスしてメモリーを取得します。このような変換を実行するには、システムは、最近使用されたページまたは頻繁に使用されるページの物理から仮想アドレスへのマッピングが含まれるトランスレーションルックアサイドバッファー (TLB: Translation Lookaside Buffers) をチェックします。検索したマッピングが TLB にない場合には、プロセッサーは全ページテーブルで同じ処理を反復して、アドレスマッピングを判断する必要があります。TLB を最適化し、これらの TLB ミス時に発生するパフォーマンスペナルティーを最小限に抑えます。

X86 システムの通常のページサイズは 4 KB ですが、他の大きなページサイズを利用することもできます。ページサイズが大きいと全体的なページ数が少なくなるので、TLB に仮想から物理アドレスへの変換を保管可能なシステムメモリー量が増えることになります。その結果、TLB ミスの可能性が低くなり、パフォーマンスが向上します。ページサイズが大きいと、プロセスはページに割り当てる必要があるため、メモリーを無駄にする可能性が高くなりますが、すべてのメモリーが必要となることはあまりありません。そのため、ページサイズを選択する際には、より大きいページを使用してアクセス時間を速くするか、より小さいページを使用して最大限にメモリーが使用されるようにするかで、トレードオフが生じます。

ポートセキュリティーは、不正なアクセスを防ぐ手段です。発信元ネットワークポートのソース IP およびソース MAC アドレスと一致しない送信トラフィックをブロックします。セキュリティーグループルールを使用して、この挙動を監視または変更することはできません。

デフォルトでは、OpenStack で新たに作成される Neutron ネットワークの port_security_enabled パラメーターは、enabled に設定されます。ネットワーク上で新たに作成されるポートは、そのネットワークから port_security_enabled パラメーターの値をコピーします。

ファイアウォールまたはルーターの構築など一部の NFV のユースケースでは、ポートセキュリティーを無効にしなければならない場合があります。

特定のポートでポートセキュリティーを無効にするには、以下のコマンドを実行します。

openstack port set --disable-port-security <port-id>

ネットワークで作成されるすべての新規ポートで、ポートセキュリティーの有効化を阻止するには、以下のコマンドを実行します。

openstack network set --disable-port-security <network-id>