ネットワン NFV の全貌と市場への挑戦②

2015.08.06

ライター：井上　勝晴: 2002年にネットワンシステムズ入社後、応用技術部にてVoIP/Mobile/Telemetry等の通信キャリア様向けの技術を担当
2019年4月より、現職であるNet One Systems USA,Inc.に勤務
米国シリコンバレーに駐在し、Innovation調査と新興企業の発掘業務に従事
妻と娘（6歳）も一緒に渡米しており、家族でのベイエリア生活を奮闘しながらも楽しんでいる。家族で米国の国立公園に行くのが最大の楽しみ。

2013年にETSI NFV ISGによりNFVの全体像を形作るGroup Specificationが公開されてから、年々「NFV」というキーワードを耳にする機会が増えてきています。
前項に続き、本稿ではネットワンシステムズが構築したNFV PoC（Proof-of-Concept）について、その詳細をご紹介したいと思います。

連載インデックス
ネットワン NFV の全貌と市場への挑戦① ネットワン NFV の全貌と市場への挑戦②

ネットワンNFV PoCの構成

ネットワンシステムズではETSIで定義されたNFVモデルを基に、VNF / NFVI / NFV MANOの3コンポーネント群から成るNFV PoC (Virtual EPC)を構築しています。
各コンポーネント群は其々以下で構成しています。

以下に本NFV PoCの物理構成を説明します。

中央にあるのがOpenstack Compute Nodeに相当する物理サーバー3台であり、このサーバー上でVNFが起動し、具体的なネットワークサービス（本PoCではLTE PGW）が提供されます。これらのCompute Nodeを管理するNodeとして、Openstack Controller Node / SDN Controllerが存在し、Compute Node上で提供される仮想インフラの管理やVNFの配置等を担当します。
各Compute Nodeより参照可能な共有ストレージとして、Storage Node（NFS）を構築しています。このStorage Node上に、ブートイメージを含むVNFの全データが格納されます。 VNFのData Trafficは、自身が収容されるCompute Nodeより外部へ疎通する際にはVXLANでカプセル化され、各Compute Node間を行き来します。また、外部ネットワーク（本PoCではMobile NetworkとInternet）へ疎通する際はVXLAN GWにてカプセル化が解かれ、其々のネットワークへと展開されます。
※VXLAN Gatewayにて、802.1q VLANタグとVXLANタグの変換が動作しています。
※外部ネットワークからVNFへ向かうTrafficはVXLAN Gatewayにてカプセル化が実行されます。

それでは次に、本NFV PoCで行った実証試験の内容について、簡単に紹介したいと思います。

実証実験の内容紹介

より良いネットワークシステムを構築するには、「可用性、運用保守性、柔軟性」をしっかりと考慮する必要があります。
NFV環境においてもこれらの要素は重要ですので、本NFV PoCを用い、「可用性、運用保守性、柔軟性」をKeywordとした幾つかの実証試験を行いました。
これから、其々の内容を簡単に説明していきたいと思います。

1) 可用性

可用性とは、システムが継続して稼働できる能力を意味します。
NFVでは汎用x86 Server上の１アプリケーションとしてネットワークサービスが動作します。このような環境にて「如何に可用性を保持する事が出来るのか？」を目的とした、実証実験を行いました。
具体的には、複数パターンのシステム障害を想定し、その障害時におけるサービス継続性と復旧方法を確認しています。
実証実験のサマリは下記でありますが、結果として、VNFレベルと仮想環境レベルの2レイヤからの冗長性が必要、との見解が導き出されています。

＜可用性：実証サマリ＞

＜VNF障害時の動作＞

＜Compute Node障害時の動作＞

2) 運用保守性

汎用x86 Serverで展開されるNFV環境では、ハードウェアリソース負荷の均一化や物理ノードメンテナンスと言った、従来からある物理アプライアンスベースのネットワークサービスとは異なる視点での運用保守が求められます。これらのNFV環境独自の運用保守要件に対し、OpenstackはLive Migration機能（仮想マシンの移動機能）を持っています。
今回、本NFV PoCにてOpenstack Live Migrationを実証実験し、その有用性を確認する事が出来ました。
また本実証実験にて、VNF仕様に応じたLive Migration操作が必要とされるケースもある、と言う点も合わせて判明しています。
※VNF機能に依存するが、VNFレベル冗長が組まれていない環境ではサービス停止も発生。
※Live Migrationによる仮想マシン移動は、VNF冗長Standby機を対象とする必要あり。
VNF Active機を対象とした時、VNF冗長が崩れる事があり。

＜Openstack Live Migration動作＞

3) 柔軟性

システムの柔軟性には複数の意味が含まれますが、1つには「環境変化に応じた自律性」として捉える事が出来ます。
NFV環境では、MANO（Management and Orchestration）が各コンポーネントと連動する事により、この「環境変化に応じた自律性」を持つシステム構築が可能となります。
今回、本NFV PoCにて、自律システム構築の実証試験をしています。
具体的には、システムに対して複数種類の負荷（環境変化）を与え、システム側が如何にその環境変化を認識し、自律的な動作が可能であるかを確認した物となります。
以下に本NFV PoCに構築した自律システムを紹介します。