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ネットワークの仮想化へ向けた論証 – Ben Cherian

Posted in .Selected, Network, OpenFlow, SDN, Virtualization by Agile Cat on March 7, 2013

Making a Case for Network Virtualization
http://wp.me/pwo1E-5J2

Ben Cherian, Chief Strategy Officer, Midokura – January 24, 2013
http://allthingsd.com/20130124/making-a-case-for-network-virtualization/

_ all things D

At the beginning of this century, server virtualization burst onto the IT scene and changed the way modern IT organizations think about server hardware. The basic concept behind server virtualization is that multiple “virtual” servers can be run on a single physical server. This consolidation of servers resulted in much higher utilization of physical servers, which dramatically reduced the capital expenditure (capex) costs required to provide IT services. Using fewer physical servers also lowered power, cooling and datacenter space requirements. Other indirect benefits were increased agility, since the IT department could provision a server in minutes or hours versus the weeks and months it used to take to procure, set up and turn on new physical servers.

今世紀の初めに忽然として登場したサーバーの仮想化が、ハードウェア・サーバーを検討している近代的な IT 組織の、考え方を変えてしまった。 サーバーの仮想化を背後から支える基本概念は、単一の物理サーバー上で多数の仮想サーバーを走らせらるというものである。 このサーバー・コンソリデーションは、物理サーバーの有用性を大幅に高め、IT サービスの提供に必要とされる CAPEX(capital expenditure)を劇的に削減することになった。 さらに、使用する物理サーバーの数を減らすことで、使用電力および、冷却のコスト、そして、必要とされるデータセンター・スペースも引き下げられた。 その他の間接的なメリットしては、IT 部門が数分あるいは数時間で、サーバーをプロビジョニングできるようになるという、アジリティが挙げられる。それに対して、仮想化が始まる前は、新しい物理サーバーを入手し、設定し、電源を入れるまでに、数週間から数ヶ月が必要だったはずだ。

Image copyright Johannes Kornelius

By all accounts, server virtualization adoption has been extremely successful. One look at VMware’s revenue numbers and there’s no doubting this fact. In the early 2000s, the predominant question that many in IT asked was, “Why should I virtualize?” Today, the predominant question you’ll hear is, “Why can’t the servers be virtualized?”

誰に訊いても、サーバーの仮想化に関する適用は、素晴らしい成功を収めてきた。 VMware の収益を一目見れば、この事実を疑わなる。 2000年代の初期には、IT に従事する多くの人々が、「なぜ 仮想化すべきか?」という質問を繰り返していた。 そして、いま、人々が繰り返す質問は、「なぜ サーバーを仮想化できないのか?」である。

The rise of self-service IT

We’re going through a similar paradigm shift today with self-service IT. Internal business units want the breadth of services and speed of provisioning that they can get outside of the firewall through cloud service providers like Amazon Web Services. In response, forward-thinking IT departments have been changing their traditional role into one that looks more like a service provider and have begun offering a full menu of solutions to their constituents. One of the staples on the menu is a private Infrastructure-as-a-Sevice (IaaS) cloud offering. A few concrete business drivers underlying this offering are:

いま、私たちは、セルフ・サービスの IT を用いて、そのときと同様のパラダイム・シフトを体験している。 社内のビジネス・ユニットが望むものは、幅広いサービスの選択肢と、プロビジョニングのスピードであるが、たとえば Amazon Web Services などのクラウド・サービス・プロバイダを介して、それらをファイヤー・ウォールの外側で得ることができる。 それに応えるかたちで、前向きな IT部門は、サービス・プロバイダーのような業者に、従来からのロールを移行している。 そして、彼らが構成する要素の中で、フルメニューのソリューションを提供し始めている。 そのメニューに欠かせないものとして、プライベート IaaS クラウドの提供がある。 この提供物の基礎となり、また、具体的にビジネスを推進していくものは、以下のとおりである:

  • Fine-grained control over the infrastructure which lowers risk and increases ability to deal with compliance concerns
  • A lower cost when compared to external services like Amazon
  • Lowered operational expenditures with regard to provisioning resources
  • A much faster provisioning speed than internal IT typically offers
  • Better disaster recovery options
  • Increased application availability
  • コンプライアンにおける関心事を取り扱うための、インフラストラクチャの制御。それを微調整することで、リスクを低減し、能力を増大していく
  • Amazon のような外部のサービスに対抗し得る、低コストの実現
  • リソースのプロビジョニングに関連する、運用コストの低減
  • 一般的な社内 IT よりも迅速な、プロビジョニングのスピード
  • 災害からのリカバリーに関する、より優れた選択肢
  • アプリケーションの可用性を向上させる

Elements of an IaaS cloud

There are four elements needed to build an IaaS cloud: a cloud management system, compute (also known as the hypervisor), storage and networking. The cloud management system handles all the provisioning and orchestration of the underlying compute, storage and network components. Examples of such systems are OpenStack, Citrix CloudStack, Eucalyptus and VMware’s Vsphere product.

IaaS クラウドを構築するには、マネージメント・システムおよび、コンピューティング(ハイパーバイザー)、ストレージ、そしてネットワークという、4つの要素が必要とされる。 マネージメント・システムにより、すべてのプロビジョニングとオーケストレーションが処理され、それが、コンピューティング、ストレージ、そしてネットワークの基礎となる。 このようなシステムの例としては、OpenStack および、Citrix CloudStack、Eucalyptus、VMware Vsphere といったものが挙げられる。

For compute, storage and networking, cloud architects look for solutions that linearly scale out (adding new capacity incrementally) rather than scaling up (buying bigger devices). This approach keeps costs low by consistently maximizing utilization. Even if cost weren’t an issue, this scale out approach is highly favored because it increases availability and reduces service interruptions of your cloud. In a well-thought distributed IaaS design, a single large device would never be an integral component of your cloud. Adhering to distributed design philosophies is a key reason why cloud service providers can consistently achieve very high levels of availability.

コンピューティング、ストレージ、ネットワークに関しては、クラウド・アーキテクトがソリューションを探すことになるが、それらはスケールアップ(大容量デバイスの購入)ではなく、リニアにスケールアウト(キャパシティの追加)していくものになる。このアプローチにより、最大の有用性を連続して保ち、コストを低く抑えていくことが可能になる。たとえ、コストが問題視さればいケースでも、このスケールアウトのアプローチは、クラウドの可用性を高め、停止を抑制するため、必ず好まれるはずだ。あなたのクラウドが、分散 IaaS デザインを用いて適切に構成されているなら、個々のデバイスを大容量化する必要性も、もはや無いはずだ。 分散デザインは、クラウド・サービス・プロバイダーが、きわめて高レベルな可用性を、安定して供給するために、欠かすことのできない考え方となっている。

Another item cloud architects look for are products that can integrate with the cloud management systems so that they are fully automated. Scaling out and automating compute is a known problem and all the cloud management systems solve it with ease. As for cloud storage, there are now great distributed options like Ceph, SolidFire and OpenStack Swift that linearly scale out and can be easily automated.

また、クラウド・アーキテクトは、クラウドを完全に自動化するために、クラウド・マネージメント・システムとの統合が可能なプロダクトも、探し出さなければならない。コンピューティングのスケールアウトと自動化は、広く認識されている問題であるが、すべてのクラウド・マネージメント・システムにより、容易に解決できるものでもある。 クラウド・ストレージに関しては、Ceph および、SolidFire、OpenStack Swift といった、分散化のための素晴らしい選択肢が提供されている。そして、それらを用いることで、リニアなスケールアウトと、容易なオートメーションが実現されていく。

Networks are hard to provision and scale

imageThese newly minted cloud architects are beginning to realize something that those in the cloud service provider business have known for a while. Network devices weren’t designed to be automated, and they definitely weren’t designed to be provisioned at the granularity and high-churn rate than IaaS clouds demand of them. Also, some network devices, instead of linearly scaling out as demand increases, tend to adopt a scale up model.

これらの、新たに誕生すべきクラウド・アーキテクトちは、クラウド・サービス・プロバイダー事業者が取り組んできた、何らかのものを理解し始めている。 まず、ネットワーク・デバイスは、自動化に対応するようデザインされていないことが挙げられる。そして、プロビジョニングする際の微調整にも対応せず、また、IaaS クラウドが要求するネットワークの組み換えにも対応できなかった。 さらに言えば、いくつかのネットワーク・デバイスは、要求が増大するときに、リニアにスケールアウトせず、スケールアップする傾向のある、モデルとして提供されている。

Networks aren’t flexible enough for cloud requirements

A common use case for an IaaS cloud is disaster recovery, which often requires the recreation of complex network topologies. This can be problematic because that typically would require the physical network to be purpose built for that specific disaster recovery scenario, thereby eliminating the cost benefits and general purpose nature of the IaaS cloud. Another very common use case is migrating existing applications to the cloud. Many applications are reliant on very specific network design patterns. These apps would pose problems if they were moved to the cloud and might even have to be rewritten to fully operate in a cloud environment.

IaaS クラウドにおける共通ユース・ケースは DR であり、複雑なネットワーク・トポロジーの再構築が頻繁に要求される。 それが問題になり得るのは、特定の DR シナリオのための物理ネットワークが、一般的には要求されるからであり、それにより、IaaS クラウドの費用対効果と多目的性が阻害されている。もう1つの、きわめて一般的なユース・ケースは、既存アプリケーションの、クラウドへの移行である。 そして、数多くのアプリケーションが、特定のネットワーク・デザイン・パターンに大きく依存している。もし、そのようなアプリがクラウドに移行されると、問題を引き起こすかもしれない。そして、さらに、クラウド環境で完全に稼働させるために、書き直しが必要になるかもしれない。

Enter overlay-based network virtualization

Overlay-based network virtualization is a technology that allows cloud users to provision virtual network devices such as virtual switches, virtual routers, virtual firewalls and virtual load balancers. These virtual network devices can then be connected to VM’s as well as other virtual network devices to create complex network topologies. Since these virtual devices live in software, the underlying network (a.k.a. the physical network) only needs to be an IP network which allows all the compute hosts to see each other. Two leading examples of overlay-based network virtualization solutions are Midokura’s MidoNet and Nicira’s Network Virtualization Platform. These particular solutions have an added benefit that they are designed to be fully distributed; that means the scaling model is linear and can be scaled out incrementally as demand increases. They are also integrated with cloud management solutions so that virtual network device provisioning is automated. Those who spent their lives deploying production clouds think of overlay-based network virtualization as the best way to handle networking for cloud environments.

オーバーレイ・ベースの仮想ネットワークは、仮想化されたスイッチ/ルーター/ファイアウォール/ロードバランサーいった仮想ネットワーク・デバイスを、クラウド・ユーザーにプロビジョニングさせるためのテクノロジーである。 それらの仮想ネットワーク・デバイスは、その後に VM に接続されるだけではなく、複雑なネットワーク・トポロジーを構成するために、その他の仮想ネットワーク・デバイスとも接続される。 それらの仮想デバイスはソフトウェアとして機能し、また、基本的なネットワーク(物理ネットワークのこと)は、すべてのホスト・コンピュータが相互に存在を確認するための、IP ネットワークとしてのみ必要となる。 このオーバーレイ方式をベースとした仮想ネットワーク・ソリューションの、2つの先進的な事例としては、Midokura の MidoNet と Nicira の Network Virtualization Platform が挙げられる。この種のソリューションは、完全な分散デザインという、付加的なメリットを提供する。 つまり、リニアに伸びるスケーリング・モデルのことであり、要求の増大に応じた段階的なスケール・アウトを実現していく。また、それらは、クラウド・マネージメント・ソリューションとも統合されるため、仮想ネットワーク・デバイスの自動的なプロビジョニングにも対応できる。 それらのソリューションは、オーバーレイ・ベースの仮想ネットワークの方式でディプロイされた、実運用クラウド環境に配置されるため、クラウドのネットワークを操作する上で最適な方式となる。

Predictions and prognostications

Now it’s time for me to put on my Nostradamus hat. Server virtualization adoption has grown at an extremely fast pace since its debut and has fundamentally changed the IT landscape. The next phase is widespread self-service IT adoption, and consequently, the proliferation of IaaS clouds. These concepts, as well as the technology behind them, will become essential to how the modern enterprise will deliver IT services. Because overlay-based network virtualization solves the very real problems stated above, it will soon become the preferred method of handling cloud networking. Now is a great time to start researching overlay-based network virtualization to better understand how it will fit within your IT future.

いまこそ、Nostradamus のように予言すべきだろう。 仮想サーバーの適用は、そのデビュー以来、きわめて速いペースで増大し、IT の基本となる風景を大きく変えてきた。 次のフェーズは、広範囲におよぶセルフ・サービス IT の適用であり、それに続いて IaaS クラウドの拡散が生じてくる。 その背景となるコンセプトだけではなく、そのためのテクノロジーも、近代的なエンタープライズが IT サービスを提供するときに、欠かすことにできない本質になるだろう。 オーバーレイ・ベースの仮想ネットワークは、そこで生じるきわめて現実的な問題を解決するため、クラウド・ネットワークの運用における、最も好ましい方式として、評価される日も間近のはずだ。オーバーレイ・ベースの仮想ネットワークが、あなたの IT の未来にフィットすることを理解するためにも、いまこそ調査を開始すべきである。 その時が やってきた。

Ben Cherian is a serial entrepreneur who loves playing in the intersection of business and technology. He’s currently the Chief Strategy Officer at Midokura, a network virtualization company. Prior to Midokura, he was the GM of Emerging Technologies at DreamHost, where he ran the cloud business unit. Prior to that, Ben ran a cloud-focused managed services company.

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TAG indexMidokura の Ben Cherian さんが、All Things D に寄稿した記事です。なぜ、仮想化が必要なのか? どのような仮想化が必要なのか? ・・・という視点で、これまでに私たちがたどってきた道筋の延長線上に、SDN(Software Defined Networks)が待っているのですよと、とても分かりやすく説明してくれます。SDN という言葉が指し示す範囲は広大であり、また、広すぎるが故に、理解し難かったのですが、オーバーレイ・ベースという考え方と、ソフトウェアとして機能する仮想デバイスという概念が、とても重要なのだと思えてきました。image

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