VMwareによる仮想化とネットワーク
ヴイエムウェア株式会社
藤井厚
小松康二

© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

アジェンダVMwareによるサーバ仮想化
仮想ネットワークの考え方
サーバ仮想化でネットワークはどう変わるか
責任分解点と設定の整合性
データセンタのネットワークデザインに与える影響
I/O統合への期待

仮想化されたデータセンターの今後とVMware
仮想化を基盤としたデータセンターの市場動向公開可能な範囲内でのロードマップの紹介 (スライドなし)© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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サーバ仮想化とVMware© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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企業概要

設立
社員数

VMware HQ in Palo Alto, CASept. 2007

博士号を持つエンジニアの比率
テクノロジ・パートナー企業
チャネル・パートナー企業
VMware認定プロフェッショナル
フォーチュン100 / フォーチュン1000企業
VMware Infrastructureを利用している企業
VMware Workstation販売ライセンス実績

1998
6,000+
40%
350+6000+15,000+
100 / 910
20,000+1,000,000+© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMwareのコア技術 = x86マシンの仮想化
x86マシンの仮想化はVMwareの基幹技術

Application

Application

Application

Application

AppApp

App

App

Guest
OS

Guest
OS

Guest
OS

Guest
OS

x86 Operating System

Virtualization Hypervisor
HardwareHardwareCPU

MemoryDisk

物理インフラストラクチャ

NIC

CPU

MemoryDisk

NIC

仮想インフラストラクチャ© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMware仮想マシンの3つの特徴
独立性

同一基盤上の仮想マシンは相互に影響しない

ハードウェアからの独立カプセル化
VMware仮想マシンの特徴
仮想マシンはファイルとして格納される仮想マシンは別のH/Wに移動させてもそのまま動作することが可能© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMwareの効果
Before VMware

After VMware

ITコスト

サーバ稼働率

時間の経過

時間の経過

上がっていくもの 投資コスト（CAPEX）
 運用コスト（OPEX）
 システムに対するデマンド/プレッシャー

VMwareの仮想化技術は、このバランスを逆転させる

下がっていくもの サーバ稼働率（特にCPU）© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

-7-サーバ統合及びプロビジョニングの迅速化
 サーバ統合での活用

H/Wリソースの有効活用

スペース、消費電力等のコスト削減



レガシーシステムの延命 サーバ準備期間の短縮化


従来の設置プロセスを大幅に短縮

新規サーバの準備が10数分で完了© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

-8-コア・コンポーネント : VMware Infrastructure 3
AppAppApp

Guest
OSGuest
OS

Guest
OSApp

Service
ConsoleVMkernel
HardwareCPUMemory

Disk

NIC

VMware ESX / ESXi
業界最高水準の仮想化ハイパーバイザ

VirtualCenter
仮想環境を効果的に管理200台のESX、2000台のVMを管理可能リソース管理ストレージ/ネットワーク・スタック

ワークロード分散機能を実装

サービスコンソール（ESX Only）



VMotion, DRSRHELベースの仮想マシン

仮想マシンの可用性を向上



管理コマンド等を実装



デバイス共有CPU、メモリ、ネットワーク、ディスク

VMware HA

迅速なプロビジョニング機能を実装


テンプレート、クローニング© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMotion
VMwareをメインストリームに進出させたキーテクノロジー
ゼロダウンタイムの実現

無停止H/Wアップグレード



無停止でのサーバ用途変更

様々な要素からの独立
OS/アプリケーション依存無し

サーバベンダの差異依存無し※CPUに関する制限アリ

操作方式


スケジューラによる自動化



手動操作によるリアルタイム実行© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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Distributed Resource Scheduling- ダイナミックなリソース最適化機能

ダイナミックなリソース管理

自動的に仮想マシンをVMotion

定義されたルールに基づいてインテリジェントなリソース配分を実施



継続性のある最適化

DRSによるベネフィット
クラスタ

より柔軟性のあるH/Wメンテナンス

簡単な操作により、システム管理者の生産性を大幅に向上© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMware HA – 仮想環境に高可用性を提供

仮想マシン・フェイルオーバー

ESX障害時に仮想マシンを他のESXに自動的にフェイルオーバー

仮想マシン毎に優先度を設定可能



継続性のある保護VMware HAによるベネフィット
クラスタ



クラスタウェアからの独立

コストを抑えた高可用性を実現

仮想マシン単位のフェイルオーバーも試験的に実装© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMware HAの効果
高可用性ソリューション

100

Fault Tolerant

75

Active : Active Cluster50

Active : Standby Cluster

実装済みサーバ数0
要求される
サービスレベル

大多数のサーバは高可用性ソリューションを実装していない

VMware HAは全ての仮想マシンに高可用性を実装させる© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMwareの仮想ネットワークの考え方© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VI3 のネットワーク アーキテクチャ
ESX
仮想マシン及びサービス・コンソール

APP

APP

APP

OS

OS

OS

SC

仮想ネットワークデバイスを用いてのアクセスを要求
仮想NIC

VMkernelと仮想マシンの間に介在し、TCP/IPパケットの受け渡しを担当
VMkernel

仮想スイッチ

VI環境においての中核的なレイヤ。
I/Oエミュレーション等の重要機能を担当
物理NIC

VI環境においてアーキテクチャとしては何も機能を提供しないレイヤ
物理スイッチ

物理環境と同様の機能(例えばVLAN)等の機能を提供するレイヤ© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VI3 のネットワークの３つの基本ポイント
Q1) 物理NICはIPアドレスを持つのか？
ESX

物理 NIC は IP アドレスを持たない通信で使用される IP アドレスおよびAPP

APP

APP

OSOS

OS

SC

MAC アドレスは仮想 NIC が持つ

VMkernel

IPアドレスを持つIPアドレスを持たない© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VI3 のネットワークの３つの基本ポイント
Q2) 物理NICはどんな役割を持つのか？
物理 NIC は「つなぐ」以外の役割を持たないとまずは考える
仮想スイッチと物理スイッチを接続するインタースイッチリンクに過ぎない

ESX
APP

APP

APP

OS

OS

OS

SC

つまり「物理NIC＝ただのケーブル」
物理 NIC のリンクステータスは、ケーブルの抜き差しと同じ意味合い

VMkernel

ただし、物理NICチップのソフトウェア処理のオフロードは利用しているケーブルのパッチ接続と同等© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

- 17 -VI3 のネットワークの３つの基本ポイント
Q3) 仮想スイッチはパススルーするだけと考えればOK？
仮想スイッチは従来のスイッチの先に追加されたエッジスイッチ
仮想スイッチと物理スイッチはケーブルで直接つながっていると考える

ESX
APP

APP

APP

OS

OS

OS

SC

スイッチ間接続なのでタグVLAN や Link
Aggregation の設定対象となる
VMkernel

STPのみ不要
APP

APP

APP

OS

OS

OS

物理サーバ

エッジスイッチ© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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ネットワーク設定画面

物理NIC
仮想スイッチ

仮想マシンと仮想NIC
VLANを指定可能（タグVLAN）

NICチーミング（リンクアグリゲーション）© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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サーバ仮想化でネットワークはどう変わるか© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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仮想環境でのネットワーク設計のポイント
冗長性
複数の物理NICでチーミング (リンクアグリゲーション)柔軟性
タグVLANの使用

帯域の確保
NICチーミングでのロードバランスの設定
冗長化
障害検知
リンクステータス検知
ビーコン検知リンクステートトラッキング（ネットワークスイッチのポートダウン検知）

ロードバランシング（負荷分散）
Active-Active構成
ロードバランシングポリシー
ポートIDベース
発信元MACハッシュベース
IPハッシュベース

Active-Standby構成
PortGroup設定による明示的な負荷分散© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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責任分解点と設定の整合性
ネットワークエッジの責任分解点と設定
仮想スイッチやブレードスイッチの出現
エッジスイッチの設定の整合性の問題

整合性の問題例
NICチーミングのロードバランスの方式によって物理スイッチでのリンクアグリゲーションの設定の必要性の有無が異なる
リンクアグリゲーションでのネゴシエーション(LACP, PAgP)は不可
タグVLANでNative VLANは認識できない© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

- 22 -物理ネットワーク構成パターン
L2

L3
L2/L3

L3

Stack
2台の独立スイッチ（ポイント）リンクステートトラッキングが設定可能なスイッチを選択する

L2

冗長アップリンク接続

L3

スタック接続リンクアグリゲーションの設定可能
ループ部分はSTPを利用（ポイント）スタック接続可能なスイッチを選択する

L2/L3間でSTPを設定
既存のネットワーク構成として最も一般的な構成（ポイント）可能な限りRSTPやリンクステートトラッキングを設定してもらう© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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物理スイッチ冗長化構成とロードバランシング
物理スイッチの冗長性
冗長アップリンク
2台の接続
独立スイッチ

スタック接続Stack

負荷分散方法

ポートIDベース

MACハッシュベース
IPハッシュベース

物理スイッチの冗長性と効率の高い負荷分散の両方満たす
物理スイッチの冗長性と効率の低い負荷分散が可能
物理スイッチの冗長性に上位障害検知の設定の併用が推奨
利用できない© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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現在のリファレンスデザイン
マルチレイヤ(L2/L3)

HSRP or GLBPVLANs 20,120,40,140

Layer 3SiSi

HSRP or GLBPVLANs 20,120,40,140

Layer 3Layer 2

ReferenceModel
10.1.20.0
10.1.120.0

VLAN 20 Data
VLAN 120 Voice

10.1.40.0
10.1.140.0

Layer 2VLAN 40 Data
VLAN 140 VoiceGLBPやHSRPを利用してデフォルトGWを冗長化
ディストリビューションスイッチ間にリンクを設ける(Summarizationによるブラックホールを回避するため)
ディストリビューションスイッチのアクセス側ポートで hello パケットを交換しない設定が必要
非対称ルーティングになった場合を考慮した ARP テーブルの Aging Timer のチューニングが必要
STPの収束はUplinkの障害/復旧には関与しない (UplinkFast等での対応が必要)

MHSRP
L3/L2 の別についてはアクセススイッチをまたぐ VLAN の有無に依存© 2008
VMware,の必要性やディストリビューションスイッチ間のInc. All rights reserved.
するが、またがない構成が推奨される- 25 -Access層設計の新しい選択肢は仮想環境に向かない
L3アクセス デザイン

EIGRP/OSPF

EIGRP/OSPF
SiSi

Layer 3
EIGRP/OSPF

10.1.20.0
10.1.120.0

GLBP Model
VLAN 20 Data
VLAN 120 Voice

10.1.40.0
10.1.140.0

EIGRP/OSPF

VLAN 40 Data
VLAN 140 Voice

アクセス層にも L3 スイッチを使用しルーティングプロトコルを動作させる
L2 のテクノロジー固有の制約や注意点から解放される
このようなアクセス層を Routed Access と呼ぶ© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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階層型ネットワークデザインと仮想環境

Core
Si

Si

Distribution

SiSi

Si

Si

Si

SiAccess

ディストリビューション層のスイッチとESXのクラスタの分布を一致させることで、VLANを透過させる範囲を限定しつつ、VMotion / VMware HAの柔軟性を確保© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

同一クラスタのESX- 27 -

ESXのネットワーク構成 – 複雑な例
ESXAPPOSOSOSSC

VMkernel（ IP）
Storage

APP

VMkernel（ VMotion）

APP

NIC / HBA のポート数の増加
ケーブリングの複雑化
利用帯域の不均衡と帯域不足

バックアップ用LAN

ブレードサーバの場合、FC HBAとの組み合わせによる制約もある© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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仮想環境で求められる次世代I/O規格
FCoE (FC over Ethernet)
既存技術/環境との親和性が高い
10Gbpsと物理スイッチのポート集約率がボトルネックの可能性

Infiniband
HPC分野で実績多数
広帯域、低遅延、帯域保証にアドバンテージ

CNA の認識例© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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FCoE / Infinibandの導入前と導入後

APP

APP

APP...

OS

OS

物理ハードウェア

APP

APP
...

OS

VMwareハイパーバイザー

4 x 1 GbE

APP

2 x FC-HBA

OSOS

OS

VMwareハイパーバイザー

2 x CNA / IB HCA
物理ハードウェア© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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仮想化されたデータセンターの今後とVMware© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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サーバ仮想化技術の潮流
採用基準

初期導入

主流化

標準化

カバレッジ

テスト及び開発

サーバ統合

インフラストラクチャ管理
高可用性の実現

管理性 & 自動化

仮想化レベル

仮想化
プラットフォーム

仮想インフラストラクチャ

仮想インフラストラクチャ

仮想化
プラットフォーム

仮想化
プラットフォーム

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データセンターにおける自動化の例
VMWare Automation via iControl (F5 Networks - DevCentral)
http://devcentral.f5.com/wiki/default.aspx/iControl/VMWareAutomation.html© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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VMwareが提供するワークフローの自動化と監査
開発
QA

ステージング
UAT

本番環境

環境に最適なワークフローを実施

仮想マシンのリクエスト
承認の要求
必要な外部情報の取得
自動・手動でのデプロイ

Emailでの通知 / 承認の実施
リソース、IPアドレスやLUNの決定
リクエストもしくは管理者によるデプロイ

リソース
仮想インフラストラクチャ© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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管理と自動化を実現する製品群
Automation =Business Agility• Automate IT processes• Create resource pools

IT Service
Delivery

Lifecycle Manager
Lab Manager
Stage Manager

BusinessContinuity

Site Recovery Manager• Capacity on-demand
Management &Automation
VirtualInfrastructure
Hypervisor© 2008 VMware, Inc. All rights reserved.

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