1. Trema の紹介と
ネットワーク仮想化への応用
鈴木 一哉
Trema 開発チーム
2012/4/29

2. Agenda
▐ Trema の紹介
 Trema とは
 特徴 1: 「よくある処理」 が簡単に短く書ける
 特徴 2: 「すぐ動かしてみる」 ためのネットワークエミュレータ機能
 特徴 3 : 「参考になる」サンプルアプリが充実
 Trema のアーキテクチャ
▐ ネットワーク仮想化を実現する SliceableRoutingSwitch の紹介
 概要
 動作
 REST ベースの API を使った CMS との連携
 Pros / Cons
▐ まとめ
2 OpenFlow勉強会その 2

3. Trema とは
▐ OpenFlow を使って、何を実現する？
 DC における仮想ネットワークの実現と管理 ⇒ 商用コントローラやソ
リューションが、いくつか登場している
▐ 他にはなにかできないの？
 作りこまれたソリューションがほしいのであれば、ベンダーからの登
場を待つしかない
 自らの手でつくれないの？ ⇒ プログラミングを行うことで、実現可
能(Software Defined Network)
3 OpenFlow勉強会その 2

4. Trema とは
▐ コントローラ開発は、敷居が高い…
 プログラミングが難しそう
 試す環境がない
 そもそもプログラミングできない
▐ Trema : Full-Stack OpenFlow Framework in Ruby and C
 特徴 1: 「よくある処理」 が簡単に短く書ける
 特徴 2: 「すぐ動かしてみる」 ためのネットワークエミュレータ機能
 特徴 3: 「参考になる」サンプルアプリが充実
▐ Contributors
 Tremacore team
 axsh
 nhst
 他
4 OpenFlow勉強会その 2

5. Trema とは (続き)
User application: OpenFlow
Your OpenFlow controller (in Ruby or C) controller
Library:
OpenFlow controller libraries and core modules
Trema
Developing environment:
Network/host emulator, debugging tool, etc
Operation environment:
trema commands
5 OpenFlow勉強会その 2

6. 特徴1: 「よくある処理」 が簡単に短く書ける
例: Trema で書いたリピータハブ
class RepeaterHub < Controller
def packet_in datapath_id, message
send_flow_mod_add(
datapath_id, フローエントリを送る
:match => ExactMatch.from( message ),
:actions => ActionOutput.new( OFPP_FLOOD )
)
send_packet_out(
datapath_id, packet_in であがって
:packet_in => message, きたパケットを出力する
:actions => ActionOutput.new( OFPP_FLOOD )
)
end
end
6 OpenFlow勉強会その 2

7. 特徴 2: 「すぐ動かしてみる」 ためのネットワークエミュレータ
機能
▐ 「コーディング → テスト → デバッグ」 ⇒ ネットワークエミュ
レータ機能
 OpenFlowスイッチとして、openvswitchを使用 (Tremaに同梱)
vswitch("sw1") {
datapath_id "0x1"
} My Controller
vswitch("sw2") { Trema
datapath_id "0x2"
} Secure Channel
vhost ("host1") vswitch(sw1) vswitch(sw2)
vhost ("host2")
vhost(host1) vhost(host2)
link "host1", "sw1"
link "sw1", "sw2"
link "host2", "sw2" 開発マシン内ですべて動作
7 OpenFlow勉強会その 2

8. 特徴 3 : 「参考になる」サンプルアプリが充実
▐ Trema 同梱サンプルアプリ
 Repeater hub
 Learningswitch
 Traffic monitor
▐ Trema application repository (https://github.com/trema/apps)
 Topology discovery/management
 Routing switch
 Sliceable routing switch → ネットワーク仮想化を実現するコントロー
ラ
▐ 詳しくは SD 連載記事に出ています
 こんな夜中にOpenFlowでネットワークをプログラミング！ 第10回
 http://gihyo.jp/dev/serial/01/openflow_sd/0010
8 OpenFlow勉強会その 2

9. Tremaのアーキテクチャ
trema shell
各プロセスを管理
Packet-in filter Routing Switch Topology Topology Discovery
libtrema libtrema libtrema libtrema
IPC(messenger)
Switch Manager Switch Daemon Switch Daemon
fork
Port 6633 で待ち受け
Secure Channel
OpenFlow Switch OpenFlow Switch
9 OpenFlow勉強会その 2

10. Sliceable Routing Switch の概要
▐ Tremaを使ったサンプルアプリの一つ
 OpenFlowNW 上に仮想的な L2 ドメイン (スライス) を実現
 L1-L4 フィルタ機能
OpenFlowスイッチ
10 OpenFlow勉強会その 2

11. Sliceable Routing Switch の動作
Sliceable Routing Switch のベースである Routing Switch の動作
2. 宛先MACアドレスから
3. 出口までのパスを計算
出口スイッチ、ポートを
検索 Routing Switch
fdb Trema
topology
1. packet_in 5. packet_out
4. flow_mod
11 OpenFlow勉強会その 2

12. Sliceable Routing Switch の動作 (続き)
2.5 入口、出口ポートが同一 slice に所属しているかを
判定
2. 宛先MACアドレスから
slice
3. 出口までのパスを計算
出口スイッチ、ポートを
検索 Sliceable Routing Switch
fdb Trema
topology
1. packet_in 5. packet_out
4. flow_mod
12 OpenFlow勉強会その 2

13. スライス設定のための REST API
POST /networks HTTP/1.1
Content-type: application/json
{
"id" : "net-1",
"description" : "marketing department"
}
The Sliceable Network
sqlite
Management API
(REST)
slice.db
filter.db
config.cgi Sliceable Routing Switch
登録 参照
Apache
IPC
TremaCore Modules
OpenFlow protocol
13 OpenFlow勉強会その 2

14. クラウドマネジメントシステムとの連携
OpenStack Any other Cloud
or
Quantum OpenFlow Plug-in Management System
The Sliceable Network Management API
Sliceable Routing Switch
OpenFlowcontroller
Trema
OpenFlow protocol
OpenFlow Switch
OpenFlow Switch
OpenFlow Switch
OpenFlow Switch
14 OpenFlow勉強会その 2

15. Prosand Cons
▐ フロー単位での処理
▐ Pros
 スライス、ポートの追加に伴う処理が、コントローラ内に閉じている
 スライス数に制限はない
 フィルタリング機能の実装が容易
▐ Cons
 処理性能
 フローエントリ数
15 OpenFlow勉強会その 2

16. まとめ
▐ Tremaの特徴
 「よくある処理」 が簡単に短く書ける
 「すぐ動かしてみる」 ためのネットワークエミュレータ機能
 「参考になる」サンプルアプリが充実
▐ Sliceable RoutingSwitch
 フロー単位での動作により、仮想 L2NW を実現
 オープンソースなので、すぐ試すことが可能です
16 OpenFlow勉強会その 2

17. リソース
▐ Software Design 連載記事 “こんな夜中に OpenFlowでネットワークをプ
ログラミング！ “
 http://gihyo.jp/dev/serial/01/openflow_sd
▐ Trema公式
 http://trema.github.com/trema/ (Tutorial 他、資料多数)
 @trema_news (twitter)
▐ Trema application repository (Sliceable routing switch 他、サンプルアプ
リ)
 https://github.com/trema/apps
▐ Trema'sOpenFlow Northbound API
 https://github.com/trema/apps/wiki
▐ Quantum OpenFlow plug-in
 https://github.com/nec-openstack/quantum-openflow-plugin
17 OpenFlow勉強会その 2