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押さえておきたいvSphere の基本~ネットワーク編 第2回~

「押さえておきたいvSphere の基本」のネットワーク編として、仮想化環境におけるネットワークの基本を3回に分けてご紹介していきます。第2回は、vSphere Enterprise Plus エディションに対応した分散スイッチ(vSphere Distributed Switch 以下vDS と記載)固有の機能のなかから、標準スイッチ(vSphere Standard Switch 以下vSS と記載)にはない下記3つのポイントについて解説を行います。

・複数のホストで使用するネットワークを効率的に管理する
・広帯域ネットワークに各種トラフィックを集約して使用する
・VXLAN を使用しネットワーク仮想化を実装する

■ 複数のホストで使用するネットワークを効率的に管理する
単一のホスト上に構成される標準スイッチ(vSS)に対し、分散スイッチ(vDS)は、複数のESXi ホストにまたがって構成することができます。

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トラフィックの処理を行うデータプレーンは、標準スイッチと同様にプロキシスイッチとして各ホストに配置されますが、管理プレーンをvCenter に配置することでネットワーク構成の一元管理を実現しています。例えば仮想マシン用ポートグループを作成する際、標準スイッチ(vSS)では各ESXi ホスト上で個々に設定を実施することになるのに対し、分散スイッチ(vDS)では、1回設定をするだけで構成が完了します。また、仮想マシンがvMotion によって異なるホストに移行した後も、分散仮想スイッチ(vDS)上では同じポートに接続されていることになり、統計情報やステート情報を引き継ぐことができます。

■ 広帯域ネットワークに各種トラフィックを集約して使用する
10Gbps のNIC を搭載したサーバが普及してきており、vSphere 5.5 からは40Gbps のNIC がサポートされてきています。こうした背景から、ESXi ホストのネットワークを構成する際に、トラフィックのタイプごとに個別の物理リンク(1Gbps)を使用する構成ではなく、1本の物理リンク(10Gbps)のなかに複数の種類のトラフィックを通す構成をとるケースがあるのではないでしょうか。このような構成では、異なる特性を持つトラフィックが単一の物理ネットワークを共有することになるため、トラフィックの特性に合わせた帯域の制御を考慮する必要があります。ESXi ホスト内でトラフィックを制御するための方法として、分散スイッチ(vDS)ではネットワークI/O コントロール(以下NIOC と記載)を提供します。

NIOC は、トラフィックの重要度に応じて使用帯域を制御します。例えば10Gbps の帯域を、NFS, FT, vMotion, 仮想マシンのトラフィックで共有する構成を考えてみましょう。NIOC が無効な環境では、vMotion 実施時に、vMotion のトラフィック(グラフ中の赤線)が他のトラフィックを圧迫します。これにより仮想マシンの提供するサービスに影響が発生し、FT 等遅延に敏感な機能にも影響がでます。

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一方、NIOC が有効な環境では、シェア値に基づいて各トラフィックが制御されるため、vMotion 時にも、FT, NFSといったトラフィックは圧迫されることなく、健全なパフォーマンスを維持します。

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分散スイッチ(vDS)を活用することで、このように広帯域ネットワークを使用する際に必須となるトラフィック管理の機能を実装することができます。NIOC の詳細については、「VMware® Network I/O Control: Architecture, Performance and Best Practices」を合わせてご参照ください。

■ VXLAN を使用しネットワーク仮想化を実装する
VXLAN を使用し、論理ネットワークを展開する際にも、分散スイッチ(vDS)は必須のコンポーネントとなります。VXLAN の論理ネットワーク(vCNS ではVirtual Wire, NSX for vSphere では論理スイッチと呼ばれる)は、分散スイッチ(vDS)上に仮想マシン用ポートグループとして実装されます。また、VXLAN のトンネルを終端するVTEP(VXLAN Tunnel End Point)は、分散スイッチ(vDS)上にVMkernel ポートとして実装されます。

なお、VXLAN の実装のためには分散スイッチ(vDS) の他に、vCNS(vCloud Networking and Security)もしくは、NSX for vSphere が必要となります。下記はNSX for vSphere の論理スイッチを構成する画面となります。

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これらのコンポーネント上で構成をおこなったVXLAN 論理ネットワークが、分散スイッチ(vDS)上に仮想マシン用ポートグループとして動的に展開されます。VXLAN の実装については、ネットワーク仮想化 – VXLAN の設定を合わせてご参照ください。

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さらに、vCloud Automation Center といったCMP(Cloud Management Platform)と連携を行うことで、仮想マシンの展開と同時に必要となる論理ネットワークを動的に作成し、分散スイッチ(vDS)上にポートグループを展開することが可能になります。 ネットワークの仮想化及び、SDDC(Software Defined Data-Center)環境において、分散スイッチ(vDS)は必須のコンポーネントとなります。

次回「押さえておきたいvSphereの基本」ネットワーク編第3回目は、仮想化環境でL3-L7 サービスを提供する 〜vCloud Network and Security編〜 という題目で、vCloud Suiteのコンポーネントとして、ネットワークの上位レイヤーのサービスを提供するvCloud Networking and Security(vCNS)についてご紹介します。

「押さえておきたいvSphereの基本」
~ストレージ編~
1.マニュアル操作でストレージ環境を最適化
2.ストレージと連携してパフォーマンスを最大化
3.優先度の定義付けと自動化

~ネットワーク編~
1.ホスト単位でネットワークを構築する 〜標準スイッチ編〜
2.スケーラブルで高機能なネットワークを構築する 〜分散スイッチ編〜
3.仮想化環境でL3-L7 サービスを提供する 〜vCloud Networking and Security〜

~可用性編~
・物理リソースの有効活用と仮想マシンの最適配置~DRSとリソースプール編~
・システム障害に備える仕組み~vSphere HAとFT編~