ISSUとソフトウェアモジュラリティ

Shishio Tsuchiya
shtsuchi@cisco.com

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ISSUとは？

 ISSU(In-service Software Upgrade)とはフルもしくはパッチレベルのアップグレード（またはダウングレード）をシステムダウンタイムを最小にし、サービス稼働中に行う事ができる仕組みである
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何が難しいか!?
 二つのバージョンの間には少しのBugフィックスのみの様な些細なものや、新機能リリースやベースの拡張など大規模なものが含まれる。
 その二つのバージョン間で互換性を持たなければならない動的なステート
アプリケーションの内部的な状態、ルーティングプロトコルの状態
レイヤー2の状態
機能的に影響なく、アップデートされ変換されなければいけない。

静的なステート –コンフィグレーション
新しいコマンドの追加、古いコマンドの廃止、コマンドの変更や修正コマンド自体に変化がないが、内部的な変更
コンフィグレーションは、機能の廃止やノンサポートにならない限り、ユーザスクリプトの変更が生じないように変換されなければならない。
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ISSUの種類
SMU Upgrade

Rls 3.2.x

 SMU Upgrade
SMU(Software Maintenance Unit)レベルでのアップグレード（Patchレベル)
影響は局地化されていて、システム中の他の機能には影響を与えないBugフィックスのみを行う。
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4

ISSUの種類
Maintenance Upgrade

Rls 3.2.yRls 3.2.x

 Maintenance Upgrade 一般的に複数のBugフィックス
3.2.x->3.2.yなど
Bugフィックスが互換性のあるステートチェンジのみや、ステートの変更がないのであれば、Hitlessアップグレードを実現できる
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ISSUの種類
Major/Minor Upgrade

Rls 3.6.0

Rls 3.5.0

 Minor Upgrade 一般的に新機能リリース。
影響は広範囲になる 恐らくステートは変更になる為、変換が必要となる
一般的にHitlessアップデートが要求される。Hardwareのステートに変更があるときは小規模な休止は起こりうる。

 Major Upgrade 一般的にアーキテクチャーの変更
要求事項などはMinor Upgradeと同様

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ラインカードイメージ

3.6.0
3.5.0

3.6.0

RP

3.5.0

3.6.0

RPNEW

NEWNEW

OLD

OLD

OLD

LCLCLC

3.5.0

RP

ActiveStandby

OLD

NEW

LCLC Line Cardにもイメージが必要なプラットホームではアップ
グレード前に新しいLCイメージをコピーやActive/Standby
を分ける事が可能でYケーブルなどの仕組みが必要。
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Cisco’s Core Software Infrastructure Portfolio
Enterprise Campus
DC,SP Edge
Enterprise
BranchデータセンターISR G2

NX OS
ISSU

IOS 15M/T

C6K

IOS SX
ISSU
C4K
IOS-XE
SG
ISSU

Nexus

IOS-XEISSU
ASR1K
IOS 15S
ISSU*1C7600

C3K*1 PSIRT対応のみのイメージで可能*2 SMUによる

 C4K/C10Kは集中処理

SP
Core & EdgeIOS SEIOS SB
ISSU

C2K

C10000CRS

IOS-XRISSUASR9K *2

XR12K NXOS/SX/XE/XRではOSのモジュール化を実現
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8etc

INETD

CDP

FTP

EEM

UDP

TCP

Routing

IOS-Base

ソフトウェアモジュラリティIOS SX & NX-OS

Management
Infrastructure

NX-OS
OSPF 1EIGRP

BGPOSPF 2HSRP 1OTVvPCHSRP 2

HA
InfrastructureHigh Availability Infrastructure
UDLD

Network Optimized Microkernel

SSH

IGMP

STP

Catalyst 6500 Data Plane
Hardware Drivers

Netstack

Kernel いくつかのサービス毎にプロセスを立ち上げ、HAインフラストラクチャーで管理を行う事で障害箇所の極小化、プロセスの再起動が実現可能
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9IOS-XRアーキテクチャー
コントロールプレーン

BGP

IS-IS

データプレーン

QoS

RIP

μk

LPTS

CLI

Distributed Middleware

OSPF

1

FIB

マネジメントプレーン

PIM

IGMP

プロセスのメモリー違反が発生しても不具合はプロセス内に完全に閉じたものとなる

ACL

2

PRI

XML
影響範囲はこのプロセスのみ
即座に再起動

Alarm

SNMP

SSH

障害
L2
Netflow
Drivers

カーネルがシステムマネージャに不具合を通知

3

システムマネージャは、サービスをリスタートし事後解析のためのコアファイルを作成

 XRはマイクロカーネル(QNX)を採用
 個々のアプリケーション、ドライバー、プロトコルの障害からシステムを完全に保護
 モノリシックカーネルではドライバー・ファイルシステムの障害時にはシステムが停止

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IOS-XRモジュラリティ
Multicast
機能の追加

Multicast

RP

DRP

Manageability

Security

GMPLS

BGP SMU

RPL

OSPF (2.1)

OSPF
2.0

LC

Manageability

Security

Multicast

GMPLS

Multicast

BGP

RPL

Opt’l

ForwardingLine Card
Forwarding

BGP

Mand
Base

ISIS

OS

Forwarding
Mand

OSPFを2.0から2.1へアップグレード

Opt’l

Opt’l

OSPF

ISIS

Multicast

GMPLS

Mand

Mand

Base

Base

Admin

OS

SCBase
OS
Admin

Mand

BGPの不具合修正OS ルーティングプロトコル毎に一つ以上のプロセス
 200以上のプロセスを持つ

 ソフトウェア部分修正はSMU(Software MaintenanceUpgrade)により提供可能
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IOS-XR SMUソリューション
修正内容確認 ->4.1.x

4.1.x+1

4.1.x+1 Deployed

その他のソフトウェアバグ修正

SMU

4.1.x
バグインパクトをうける期間の飛躍的な縮小
修正内容確認 PSIRTだけではなく、影響の大きい不具合に対して、SMUを提供
 その不具合を修正後すぐにサービスへの反映が可能

 不具合の影響期間が最少化

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ASR 1000 IOS-XE Hardware Overview
ASR 1006 コントロール & フォワーディングプレーン冗長
SIP（SPAインターフェースプロセッサ）
最大4枚のSPAを収容

エンベデットサービスプロセッサ（ESP）冗長
QFP搭載、データプレーンの処理

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SPAスロット
既存SPAを使用可能

ルートプロセッサ（RP）冗長
CPU1.5 GHz, 最大4GB DRAM

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IOS-XEアーキテクチャー
 IOS-XE=IOS+XEミドルウェア+プラRPットホームソフトウェア

IOS

IOS

(Active)(Standby)

 保護されたメモリ上で複数のプロセスを動かしているLinuxカーネルにより、下記を可能にする
障害分離それぞれのリスタート
それぞれのソフトウェア(モジュール）

IOS XE Platform Adaptation Layer (PAL)
ChassisManager

Forwarding
Manager

KernelControl Messaging

SPA
SPA
SPA
SPA
DriverDriverDriverDriverChassisManager

QFP
Client/Driver
Forwarding
Manager

ChassisManager

KernelKernel

SIP

ESP

でのISSU 豊富な機能が要求されるSPブロードバンドアクセスやエンタープライズコアで既存のIOSの機能が使用可能

 IOSとHWを分離する事により柔軟性© 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

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XEソフトウェアコンポーネントとサブパッケージ
XEは一つの統合パッケージに7つのサブパッケージを含んだ形で提供

RP

CPU

2IOS

Chassis Mgr.

3
SSL/SSH

4

Forwarding Mgr.
Interface Mgr.

1

1. RPBase RP OS

2. RPControl ミドルウェア(IOSとプラットホームとのコントロールプレーン）

Kernel (incl. utilities)

Interconn.

FP

FECP

Chassis Mgr.

CPP
Client /Driver

3. RPAccess K9とNon K9(輸出規制の対応の為)

Forwarding Mgr.

Kernel (incl. utilities)
5
CPP subsys-tem
CPP
code

Interconn.

4. RPIOS IOSInterconn.
Crypto assist

5. ESPBase ESP OSとコントロール
プロセス
SIP

6. SIPBase SIP OSとコントロールプ
ロセスIOCPInterconn.

Chassis Mgr.

SPA
SPA
SPAdriv
SPAdriv
driv
erer
driv
erer

7

SPA

Interface Mgr.

6
Kernel (incl. utilities)

Agg.

7. SIPSPA DriverとFPD
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…

SPA

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パッケージアップデート中のトラフィックへの影響
サブパッケージ

ASR1002 & ASR1004

ASR1006

RPBase

リブートが必要
トラフィック影響あり

RPスイッチオーバー
トラフィック影響なし

RPControl

トラフィック影響なし

トラフィック影響なし

RPAccess

トラフィック影響なし

トラフィック影響なし

RPIOS

トラフィック影響なし

RPスイッチオーバー
トラフィック影響なし

ESPBaseトラフィックに影響あり

最小限度の影響<50msec

SIPBaseトラフィックに影響あり
一つのSIPをアップグレード
中他は影響なし

トラフィックに影響あり
一つのSIPをアップグレー
ド中他は影響はなし

SIPSPA

トラフィックに影響あり
一つのSPAをアップグレード
中他は影響なし

トラフィックに影響あり一つのSPAをアップグレー
ド中他は影響なし© 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

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161002&1004 XE仮想IOSアーキテクチャー
仮想IOSアーキテクチャ

IOS
アクティブIOS
スタンバイ

IOS-XE
Virtual Machine

Step
1
ISSU

ASR 1002 & 1004

アップブレード

IOS
アクティブ

IOS
スタンバイ

IOS-XE
Virtual Machine

Zero Packet Loss

Step
2
ISSU

アップブレード

アップグレード

IOS
スタンバイ

IOS
アクティブ

IOS-XE
Virtual Machine

Zero Packet Loss

HW冗長なしで無停止でのソフトウェアアップグレードを実現!!

 RP冗長無しで、一つのRPでIOSリダンシーを実現© 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

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17SIP/SPA Selective アップデート
SPA 11

SPA 12

SPA 9SPA 10

SPA 7

SPA 8

SPA 5

SPA 6

SPA 3

SPA 4

SPA 1

SPA 2

SIP2

SIP1

SIP0

SPA 11

SPA 12

SPA 9

SPA 10

SPA 7

SPA 8

SPA 5

SPA 6

SPA 3

SPA 4

SPA 1

SPA 2

 ASRではSIP/SPAのアップデートはトラフィックに影響を与える。

 ただし一つのSIP/SPAをアップグレード中他のスロットは影響はなし

 Slotを分けて、アップデートするのも可 他のラインリダンシーテクノロジー(GEC/APS etc)と組み合わせてのサービス続行が可© 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

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ISSUとソフトウェアモジュラリティ
 ルーティングソフトウェアの細分化(ie.IOS-XR)
不具合ごとにパッチを適用できるのであれば不具合の影響を最小期間に抑える事が可能

 オペレーションシステムの細分化(ie.IOS-XE)
システムを細分化する事で必要部分のみのアップグレードが可能
回線借用などのタイミングに合わせ、LCのアップグレードを実施

アップグレード範囲をコントロールする事で、影響顧客を少なくする事ができる© 2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

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