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Roman&Hochuli&-&nexellent&ag&/&Mathias&Seiler-&MiroNet&AG · VirtualizedWorkloads Internet&...

Date post: 14-Nov-2020
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Roman Hochuli nexellent ag / Mathias Seiler MiroNet AG
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Roman  Hochuli  -­‐  nexellent  ag  /  Mathias  Seiler  -­‐  MiroNet  AG  

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Core  

Distribution  

Access  

North  

South  

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Core  

Distribution  

Access  

North  

South  

Upstream  #1  

Upstream  #2  

“Series  of  Tubes”  

Peering  #1  

Cust  

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Internet  

Web  Server    

Application  Server  

Database  Server  

East  West  

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Internet  

Web  Servers  

Application  Servers  

DB  Server   DB  Server  

East  West  

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¡  Vir  Internet  

Web  Servers  

Application  Servers  

DB  Server   DB  Server  

Virtualized  Workloads  

East  West  

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Virtualized  Workloads  

Internet  

Web  Server  

SSL  Session  Broker  

Virtualized  Desktops  

File  Server  

East  West  

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¡  Hardware  virtualization  or  platform  virtualization  refers  to  the  creation  of  a  virtual  machine  that  acts  like  a  real  computer  with  an  operating  system.    

¡  Software  executed  on  these  virtual  machines  is  separated  from  the  underlying  hardware  resources.  

 Source:  http://en.wikipedia.org/wiki/Virtualization  

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¡  Show  Hands:  §  Xen  §  KVM  §  VMware  §  Hyper-­‐V  ???  §  OpenStack  ?  §  other  ?  

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Bottleneck  

STP  Overhead  

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Leaf  

Spine  

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¡  what  if  for  you  1k/4k  VLANs  are  not  enough?  (hint:  they  aren’t  ;)  

¡  your  customers  want  to  use  overlapping  IP  addresses  internally  ?  

¡  How  much  time  does  it  take  to  provision  a  VLAN  through  all  devices  ?  

¡  how  many  devices  to  you  have  to  touch  to  provision  one  single  VLAN?  

¡  how  do  you  manage  your  VLANs?  Excel…?  ¡  how  to  interconnect  redundant  sites  without  L2-­‐Links  (Topic  DCI)?  

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           Abstraction  

     Flexibility  

     Automation  

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           Large  scale  network  segmentation  (L2)              Multi-­‐Tenancy  

     Mobility/Portability        (DC  to  DC,  SP  to  SP)  

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¡  Layer-­‐2  Overlay  Networking  ¡  new  protocols  being  introduced  ¡  basic  operation:  

§  encapsulate  L2-­‐Traffic  with  a  new  header  at  virtual  network  edge  

§  send  traffic  over  existing  network  §  decapsulate  L2-­‐Traffic  at  other  virtual  network  edge  

¡  virtual  network  edge  may  be  hypervisor  /  appliance  /  physical  device  

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¡  VXLAN  §  Virtual  Extensible  Local  Area  Network  §  originally  developed  by  VMware  and  Cisco  §  now  IETF  draft-­‐mahalingam-­‐dutt-­‐dcops-­‐vxlan-­‐04  §  24bit  “Virtual  Network  Segments”  §  relies  upon  multicast  to  carry  broadcast,  unknown  unicast  and  multicast  traffic  originated  within  tenant  (multicast-­‐routing  anyone?)  

§  some  vendors  develop  add-­‐ons  to  alleviate  reliance  upon  multicast  

§  encapsulated  traffic  is  UDP  (same  src:port/dst:port  for  all  pakets  à  LAGs  anyone???)  

 

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¡  NVGRE  §  Network  Virtualization  using  Generic  Routing  Encapsulation  

§  originally  developed  by  Microsoft  (yuck!)  §  now  IETF  draft-­‐sridharan-­‐virtualization-­‐nvgre-­‐02  §  24bit  “Virtual  Subnets”  §  encapsulated  traffic  is  GRE  with  slightly  mangled  headers  to  reflect  VSID  and  L2  payload    

§  protocol  specification  does  not  specify  how  tunnel-­‐endpoints  find  each  other  (WTF?!?)  

§  only  existing  implementation  (Hyper-­‐V)  pre-­‐populates  host-­‐to-­‐tunnel  endpoint  mappings  via  PowerShell  scripts  

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¡  STT  §  Stateless  Transport  Tunneling  Protocol  §  originally  developed  by  Nicira  ▪  company  behind  Open  vSwitch  (OVS)  ▪  since  mid-­‐2012  a  VMware  company  

§  now  IETF  draft-­‐davie-­‐stt-­‐03  §  64bit  “Context  ID”  §  encapsulated  traffic  is  TCP  §  can  leverage  NICs  TSO  functionality    

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¡  you  gotta  love  standard  bodies:  they  even  produce  new  standard  problems:  "Problem  Statement:  Overlays  for  Network  Virtualization"  (draft-­‐ietf-­‐nvo3-­‐overlay-­‐problem-­‐statement-­‐03)  

¡  anyone  noticed  these  were  all  submitted  to  IETF?  Why  not  an  RFC  or  maybe  even  IEEE?  

¡  IETF  started  a  whole  Network  Virtualization  Overlays  WG  à  NVO3  

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¡ MPLS  over  IP  instead?  § What  would  we  win?  What  about  hardware  support?  

¡  Security?  §  encryption,  integrity?  §  Protection  from  customers?  Even  legal  issues?  

¡ MPLS  over  GRE  over  IPSec?  J  ¡  Portability  /  Collaboration  between  SPs  ?  ¡  Other  creative  ideas?  

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¡  Virtual  Firewalls    §  VMware  vCNS,  Cisco  ASA  1000v,  …  

¡  Virtual  Load  Balancers    §  VMware  vCNS,  Citrix  NetScaler,  F5  BIG-­‐IP,  …  

¡  Virtual  Routers    §  Brocade/Vyatta  VRouter,  Cisco  CSR  1000v,  …  

¡  Virtual  Switches    §  VMware  DVS,  Cisco  Nexus  1000V,  IBM  DVS  5000V,  OVS,  …  

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¡  Compute  and  fabric  edge  are  merging  ¡  First  hop  probably  virtual  ¡  Network  edge  is  blurring,  runs  partly  on  x86  servers  

¡ Where’s  the  DC  edge?  

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¡ Why?  §  DR  /  DA  §  “Hot”  migrations  

¡  How?  §  Encapsulate  Frames  into  IP  (sounds  familiar?)  J  § Wait  …  § Why  not  “stretch”  VXLANs?  Problem  solved  …  right?  

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¡  Common  problems  of  “stretched  VLANs”  §  Broadcasts  §  Per-­‐VLAN  flood  rate-­‐limiting    (noisy  neighbor)  

§  Unknown  unicast  blocking  at  the  WAN/DC  edge  §  In  general:  Much  smaller  bandwidth  on  the  DCI  than  in  the  DC  

§  Traffic  trombones  (ingress  +  egress)  

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¡  OTV  solves  most  of  those  problems  ¡  VXLANs  does  not  ¡  OTV  encapsulates  MAC  in  UDP  too  ¡  Uses  IS-­‐IS  for  reachability  information  exchange  

¡ Multicast  is  turned  into  multicast  IP  traffic  § Multicast  backbone  needed!  §  Or  IP  multicast  over  GRE  J  

¡  Fun  fact:  OTV  is  actually  EoMPLSoGRE  in  vendor  C’s  current  implementation  J  

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¡  Still,  stretching  VLANs  across  data  centers  might  not  be  the  best  idea  in  all  cases  §  Do  the  math!  (Distributed  Storage)  §  Danger:  Partitioned  cluster  à  probably  1/2  of  the  services  restarting  

§  Disaster:  Split  brain  L    

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¡  VPLS  ¡  BGP  MPLS-­‐based  MAC  VPN  ¡  LISP:  this  time  not  trying  to  solve  the  global  routing  table  size  problem    § Works  together  with  L2  virtualization    (VXLANs,  OTV)  

§  Single  IP  mobility  across  subnets    (even  foreign  subnets)  

§  Could  even  do  L2  in  LISP  (any  implementations?)  

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¡  Locator/ID  Separation  Protocol  ¡ Mapping  system  (like  DNS)  for  routing  (simplified  J  )  

¡  w/o  LISP:  When  host  moves,  it  acquires  a  new  IP  address  and  thus  a  new  identity  

¡  LISP:  When  host  moves,  it  preserves  its  IP  address  (identity),  but  its  locator  changes  

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LISP  B  LISP  A  

DC  Basel   DC  Zürich  

Without  DCI  

AS65000   AS65001  

“Cold”  Migration  10.10.10.0/24   10.20.20.0/24  

10.10.10.5   10.10.10.5  

before   after  

192.168.20.1  172.16.1.1  

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LISP  B  LISP  A  

DC  Basel   DC  Zürich  With  DCI  

AS65000   AS65001  

“Hot”  Migration  10.10.10.0/24   10.20.20.0/24  

10.10.10.5   10.10.10.5  

before   after  

192.168.20.1  172.16.1.1  

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¡  Possible  future  scenarios  §  IPv4  address  trading  beyond  /24  (oh-­‐oh)  J  §  Automatic  distribution  between  different  SPs  §  IPv6  deployment  on  Cloud  SPs  without  IPv6  support  J    

§  Public  “anycasted”  LISP  service  (cooperation  between  SPs,  announcing  each  other’s  selected  prefixes  over  BGP)  

§  Automated  failover  /  site  recovery  “as-­‐a-­‐service”  

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¡  basic  inner  workings  of  a  network  device  

Data  plane  

Management  plane   Control  plane  Configuration  

Forwarding  Instructions  Statistics  

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¡  Separation  of  Control-­‐  /  Dataplane  

Management  plane  

Control  plane  

Configuration  

Forwarding  Instructions  

Data  plane  Data  plane  Data  plane  Data  plane  

Open  Flow  

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¡  Server  Virtualization  started  it  (SV)  §  CPU  §  RAM  §  Storage  (to  a  certain  extent)  

¡  Network  starts  to  follow  (SDN)  §  Network  Virtualization  §  OpenFlow  

¡  Storage  next  in  line  (SDS)  §  even  today  storage  is  mostly  software  §  COTS  vs.  Purpose  Built-­‐Hardware  

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SDDC  SV  

SDN  SDS  

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¡  now  that  we  have  the  whole  world  virtualized,  what’s  next?  

¡  Automation!  

à  DevOps  movement  

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¡  this  story  is  not  yet  finished  ¡  the  datacenter  stays  a  hot  topic  for  the  upcoming  years  

¡  speed  of  development  is  incredible  

¡  somewhere  all  those  poor  lonely  clouds  have  to  find  a  home,  right?  ;)  


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