[cnsl Bolivia 2005]redes De Alto Rendimiento

Redes de alto rendimiento Eloy Espozo Espinoza

Introducción Las redes de alto rendimiento requieren de dispositivos especializados Mantenimiento especializado Resulta una opción de elevado costo

Linux – la alternativa

Es un sistema operativo robusto Presenta capacidades de alto rendimiento en redes Usa mecanismos y algoritmos abier tos

Configuración de la red en Linux ➲

Se pueden utilizar los viejos comandos ● ●

➲

Ifconfig Route

O utilizar el conjunto de herramientas de Iproute2

IProute2 ➲ ➲

Permite manipular todo los detalles relacionados a comunicaciones por red Permite configurar ● ● ● ●

Manipulación de direcciones de red Tablas de enrutamiento Manipulación de túneles Servicios virtuales

IProute2 ➲

Configuración de interfaces de red ●

➲

# ip addr add|del dev

Configuración de rutas ● ●

# ip route add|del dev # ip route add|del 0.0.0.0/0 via dev

Agregación de enlaces ➲

Permite a un equipo tener dos interfaces de red distintas funcionando como una sola ●

Dos equipos interconectados por un cable cruzado (cross-over) pueden sacar ventaja de esta característica

Agregación de enlaces ➲ ➲ ➲ ➲

# modprobe bonding # ip addr add dev bond0 # ip link set bond0 up # ifenslave bond0 eth1 eth2

Alta disponibilidad ➲ ➲

Linux viene con el soporte para Bonding Un equipo puede tener varias conexiones físicas con diferentes switches y presentar una sola dirección al usuario

Alta disponibilidad ➲ ➲ ➲ ➲ ➲

# modprobe bonding mode=1 miimon=100 downdelay=200 updelay=200 # ip link set bond0 addr <MAC> # ip addr add dev bond0 # ip link set bond0 up # ifenslave bond0 eth1 eth2

Linux como conmutador ➲ ➲ ➲ ➲ ➲

Baja Latencia Soporte Spanning Tree Compilar el kernel con soporte para Bridging Instalar bridge-utils Levantar las instancias correspondientes

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➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲

Bridge-utils

# brctl addbr switch # brctl addif switch eth0 # brctl addif switch eth1 # brctl addif switch eth2 # ip addr flush dev eth0 # ip addr flush dev eth1 # ip addr flush dev eth2 # brctl stp switch on # ip link set switch up

Bridge-utils ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲

#ip link switch down # brctl stp switch off # brctl delif switch eth0 # brctl delif switch eth1 # brctl delif switch eth2 # brctl delbr switch # rmmod bridge

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➲ ➲ ➲ ➲

Ebtables

Proyecto que busca implementar un cortafuegos de capa 2 Impacto mínimo en una red Transparente a las aplicaciones finales Permite MAC-NAT, Brouting

Ebtables ➲ ➲

Se instala generalmente en un bridge Se debe reconfigurar el kernel ●

➲

802.1d Ethernet Bridging (CONFIG_BRIDGE)

Se puede instalar también arptables

Vlan ➲ ➲ ➲

Una manera de dividir una LAN en segmentos lógicos Requiere recompilar el kernel Configuración ● ● ●

# vconfig add eth0 7 # ip addr add dev eth0.7 192.168.1.3/24 # ip link set eth0.7 up

Linux como enrutador Permite establecer diferentes tipos de enrutado Permite filtrar y seleccionar información a enrutar Trabaja con rutas estáticas y dinámicas

Linux como enrutador ➲

Se debe habilitar el reenvío IP (IP forwarding) ● ●

/proc/sys/net/ipv4/ip_forwarding /proc/sys/net/ipv4/conf/$DEV/forward

Selección de rutas ➲

Se basan en la dirección destino ● ●

Se consulta la caché de enrutamiento Se consulta la Base de Datos de Políticas de Enrutamiento (RPDB)

Calidad de Servicio ➲

Servicio que provee diferenciación y rendimiento asegurado para aplicaciones Internet ● ●

Diferentes servicios a diferentes aplicaciones de acuerdo a sus requerimientos Ancho de banda, retardos, retardo y variación de retardo (jitter) controlados

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Calidad de servicio

➲

Permite trabajar con Diffserv/Intserv

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No se limita sólo a tráfico saliente

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Se puede utilizar el comando tc de Iproute

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Policing

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Shaping

Existe una gran variedad de selectores y filtros

Linux Virtual Server ➲

Es un parche que permite al kernel establecer balanceo de carga y virtualización

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Establece un contenedor de servidores virtuales

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Provee capacidades de virtualización y balanceo de carga entre servidores

Balanceo de carga ➲ ➲ ➲

Los servidores pueden resultar pequeños para la carga que reciben Se convierten en cuellos de botella Un alternativa es instalar más servidores

Balanceo de carga ➲ ➲ ➲

Los clientes sólo conocen a uno de los servidores Se tendría que replicar la información en todos los servidores Si uno falla, el servicio por completo puede detenerse

Balanceo de carga ➲

Se requiere ● ●

➲

Mecanismo para mantener varios equipos interconectados Mecanismos para aparentar ser un solo servicio

LVS. Linux Virtual Server

Balanceo de Carga ➲

Se debe tener cuidado de: ● ●

Disponibilidad de los servidores reales usando verificaciones de salud Disponibilidad de balanceadores de carga usando protocolos de sobrefalla

Balanceo de carga ISP

ENRUTADOR 1

Servidor 1

Servidor 2

Servidor 3

Enrutadores redundantes ➲ ➲ ➲

Generalmente los clientes utilizan sólo un enrutador para conectarse a Internet Un enrutador es un punto de falla crítico La solución es tener múltiples enrutadores redundantes

Enrutadores redundantes ➲

➲

Los clientes no utilizan protocolos de enrutamiento, no saben como lidiar con varios enrutadores Sólo tienen una dirección de pasarela por defecto (aunque falle)

Enrutadores redundantes ➲

La solución ● ●

➲ ➲

Mecanismos de monitoreo entre enrutadores Mecanismos para aparentar tener un único enrutador

HSRP. Hot Standby Router Protocol VRRP. Virtual Router Redundancy Protocol

VRRP ➲ ➲

➲

Es un protocolo que provee redundancia entre enrutadores Permite a dos o más enrutadores presentar una dirección IP común virtual a todos los sistemas de la red Se basa en una especificación IETF

Solución de alta disponibilidad ISP

ENRUTADOR 1

Servidor 1

ISP

VRRP

Servidor 2

ENRUTADOR 2

Servidor 3

Caso Práctico La UCB La Paz, ve con interés el uso de nuevas tecnologías: Ipv6, VoIP, MPLS, etc.. Se viene experimentando con soluciones de alta disponibilidad de bajo costo Se trata de utilizar equipos en “desuso”

Recursos utilizados Equipos monoprocesador AMD K6 Memoria RAM 32-64 MB Disco duro de 1-10 GB Tarjetas de red 10/100 Mbps Cableado Linux (2.4.31)

Arquitectura implementada ISP

ENRUTADOR 1

ISP

VRRP

SWITCH 1

ENRUTADOR 2

SWITCH 2

SWITCH 3

Keepalived

Aplicación del área de usuario que interactúa con LVS Realiza verificación en capa 3, 4 y 5 Balanceo de Carga verificación de conexión (healthcheck) Usa VRRP como director

Keepalived vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface eth0 virtual_router_id 1 priority 100 authentication { auth_type PASS auth_pass password

} virtual_ipaddress { 192.168.10.10/24 brd 192.168.10.255 dev eth0

} virtual_routes { src 192.168.10.10 to 192.168.100 dev eth0 src 192.168.10.10 to 0.0.0.0/0 via 192.168.10.100 dev eth0

}

}

Keepalived vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface eth0 virtual_router_id 1 priority 50 authentication { auth_type PASS auth_pass password

} virtual_ipaddress { 192.168.10.10/24 brd 192.168.10.255 dev eth0

} virtual_routes { src 192.168.10.10 to 192.168.100 dev eth0 src 192.168.10.10 to 0.0.0.0/0 via 192.168.10.100 dev eth0

}

}

Comportamiento del tráfico ICMP ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲ ➲

64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=23 ttl=63 time=1.12 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=24 ttl=63 time=1.07 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=25 ttl=63 time=1.21 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=26 ttl=63 time=1.02 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=27 ttl=63 time=1.05 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=28 ttl=63 time=1.31 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=29 ttl=63 time=1.19 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=30 ttl=63 time=1.13 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=31 ttl=63 time=1.09 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=32 ttl=63 time=1.18 ms 64 bytes from 192.168.10.100: icmp_seq=33 ttl=63 time=1.20 ms

Comportamiento del tráfico ICMP

Comportamiento del tráfico TCP

Enlaces de interés • • • • • • •

http://www.linux-ip.net http://www.lartc.org http://ebtables.sourceforge.net http://www.keepalived.org http://www.linux-ha.org http://bridge-utils.sourceforge.net http://www.netfilter.org

Muchas gracias