EVPNネットワークにおけるレプリケーション支援マルチキャストの最適化

レプリケーション支援の利点

• 大量のブロードキャスト、未知のユニキャスト、マルチキャスト(BUM)トラフィックを抱えるEVPNネットワークにおいて、ARは、負荷をより適切に処理するためにより多くの容量を持つ他のデバイスに複製および転送タスクを渡すことによって、BUMトラフィックフローを最適化するのに役立ちます。

• EVPN-VXLAN環境では、ARは、従来のマルチキャストイングレスレプリケーションよりも、複数のリモートVTEP(仮想トンネルエンドポイント)へのハードウェアネクストホップ数を削減します。

• ARは、IGMPスヌーピング、MLDスヌーピング、および選択的マルチキャストイーサネットタグ(SMET)転送など、他のマルチキャスト最適化と連動して動作できます。

• ARは、既存のEVPNネットワークでの後方互換性のため、ARをサポートしないデバイスとも透過的に動作します。

AR デバイスロール

AR を有効にするには、EVPN ネットワーク内のデバイスを AR リプリケータと AR リーフの役割に設定します。下位互換性のために、EVPN ネットワークには AR をサポートしないデバイスを含めることもできます。 AR をサポートしていないデバイスは、通常のネットワーク仮想化エッジ (NVE) デバイス ロールで動作します。

表 1 は、これらの役割をまとめたものです。

IGMPスヌーピング、MLDスヌーピング、SMET転送など、EVPNネットワークでサポートされている他のマルチキャスト最適化機能を有効にした場合、ARリプリケータおよびARリーフデバイスは、EVPNコアまたはアクセス側のトラフィックを、関心のある受信者にのみ転送します。

OISTを使用してファブリックでARを有効にする場合、ARリプリケーターおよびARリーフデバイスとして構成するデバイスを計画する際の考慮事項について、最適化された インターサブネットマルチキャスト(OISM)を使用したAR を参照してください。

ARルート広告

EVPNネットワーク内のデバイスは、通常のイングレスレプリケーションとAR用にEVPNタイプ3(IMET)ルートをアドバタイズします。

ARリプリケータデバイスは、通常のイングレスレプリケーション用にEVPNタイプ3ルートをアドバタイズします。

• AR レプリケータ デバイスイングレス レプリケーション トンネルの IP アドレス

• トンネル タイプ—IR

• AR デバイスロールAR-REPLICATOR

ARリプリケータは、次のような特別なARオーバーレイトンネル用にEVPNタイプ3ルートもアドバタイズします。

• AR リプリケータデバイス上のループバックインターフェイスで設定する AR IP アドレス( レプリケータ 設定ステートメントを参照)。

• トンネル タイプ - AR。

• AR デバイスロール - AR-REPLICATOR。

• EVPN マルチキャストは、拡張 AR モードで動作している場合、 Extended-MH-AR フラグで拡張コミュニティにフラグを立てます( マルチホーム イーサネット セグメントの拡張 AR モードを参照)。

ARリーフデバイスは、通常のイングレスレプリケーション用にEVPNタイプ3ルートをアドバタイズします。

• AR リーフ デバイスのイングレス レプリケーション トンネルの IP アドレス

• トンネル タイプ—IR

• AR デバイスロールAR-LEAF

通常の NVE デバイスは AR をサポートしていないか、AR リーフ デバイスとして構成していないデバイスです。通常の NVE デバイスは AR ルート広告を無視し、通常の EVPN ネットワーク イングレス レプリケーション ルールを使用してマルチキャスト トラフィックを転送します。

マルチホームイーサネットセグメント向けの拡張ARモード

EVPN ネットワークでは、アーキテクチャにマルチホーム イーサネット セグメントが含まれている場合、スプリット ホライズンとローカル バイアス ルールを採用してマルチキャストの最適化を可能にします( EVPN-over-VXLAN でサポートされている機能を参照)。これらの方法では、トラフィックがイングレスデバイスのマルチホームピアを経由してソースに不必要に転送またはループバックされないように、転送パケットにイングレスARリーフデバイスに関する情報を含めます。

ARレプリケータの役割を担う一部のデバイスは、トラフィックを他のオーバーレイトンネルに転送する際に、イングレスARリーフデバイスに代わって送信元IPアドレスまたはイーサネットセグメント識別子(ESI)ラベルを保持できません。この制限のあるARレプリケータデバイスは、 拡張ARモードで動作します。このモードでは、ARリプリケータは、ARリプリケータのイングレスレプリケーションIPアドレスを送信元IPアドレスとして、EVPNネットワーク内の他のデバイスへトラフィックを転送します。

ARリプリケータには、EVPNタイプ3ARルートアドバタイズメントのEVPNマルチキャストフラグ拡張コミュニティが含まれます。 Extended-MH-AR フラグは、AR 動作モードを示します。

ARデバイスが拡張ARモードで動作する場合:

• マルチホーム ソースを持つ AR リーフデバイスは、AR リプリケータデバイスへのトラフィックの転送に加えて、マルチホーミングピアへのトラフィックの複製 も 処理します。

• マルチホームソースを持つ AR リーフデバイスからソーストラフィックを受信する AR リプリケータデバイスは、AR リーフデバイスのマルチホーミングピアへの転送をスキップします。

マルチホーム ソースを備えた EVPN ネットワークの拡張 AR モードでのトラフィック フローを示しています。拡張 AR モードを備えた AR リーフ デバイス(マルチホーム イーサネット セグメント)の背後にあるソースを参照してください。

拡張 AR モードの動作は、AR リーフデバイスが他の AR リーフデバイスとマルチホームイーサネットセグメントを持っている場合にのみ適用されます。AR リーフがレプリケーション支援を要求する AR リプリケーターには適用されません。拡張 AR モードを必要とする環境で、AR リプリケーターと AR リーフ デバイスがマルチホーム イーサネット セグメントを共有すると、AR は正しく動作しません。その結果、イングレス AR リーフデバイスは AR トンネルを使用せず、デフォルトでイングレスレプリケーションのみを使用します。この場合、AR show コマンドは AR 動作モードを Misconfiguration/Ingress Replication と表示します。

イングレス AR リーフデバイスの送信元 IP アドレスまたは ESI ラベルを保持できる AR レプリケーターは、 通常の AR モードで動作します。

AR 操作モードの詳細については、 show evpn multicast-snooping assisted-replication replicators コマンドを参照してください。

複数のARリプリケータ検出時のデフォルトのARリーフロードバランシング

EVPN-VXLANネットワークのQFXシリーズスイッチの場合:

• EX4650スイッチまたはQFX5000ラインのスイッチであるARリーフデバイスは、VLANまたはVXLANのネットワーク識別子(VNI)用の特定のARリプリケータデバイスを指定して、利用可能なARリプリケータ間でロードバランシングを行います。これらのデバイスのこのデフォルトの方法では、VLANまたはVNIとARリプリケータの数に基づくハッシュmodアルゴリズムが使用されます。

• QFX10000シリーズのスイッチのARリーフデバイスは、VLANまたはVNI内のトラフィックフローレベル(パケット/秒)に基づいて、利用可能なARリプリケータ間のロードバランシングを積極的に行います。これらのデバイスでのこの方法は、マルチキャストグループとARリプリケータの数に基づくフローレベルハッシュmodアルゴリズムを使用します。

決定論的ロードバランシングとARレプリケータへのトラフィックステアリング

デフォルトでフローレベルの負荷分散メカニズムを使用しない AR リーフデバイスの場合(「 複数の AR リプリケーター検出時のデフォルトの AR リーフ負荷分散」を参照)、マルチキャストフローを特定の AR レプリケーターに送信するように AR リーフデバイスを決定的に構成できる機能がサポートされています。

この決定論的 AR レプリケーターのロードバランシング方法を使用すると、次のことを実現できます。

1. ポリシー from 条件内の1つ以上のマルチキャストフローに一致するようにルーティングポリシーを定義します。

   たとえば、[edit policy-options policy-statement name from]階層で route-filter multicast-group-address ステートメントを使用して、特定のマルチキャスト グループ アドレスに一致する条件を設定できます。

2. 各ルーティングポリシーの then 句で、ポリシーアクションに対して、ARリーフデバイスが一致するフローを送信するARリプリケータを指定します。

   ポリシーアクションは、[edit policy-options policy-statement name then]階層で assisted-replication replicator-ip replicator-ip-addr ステートメントで設定します。(アシストレプリケーション(決定論的ARレプリケーターポリシーアクション)を参照してください)。

   マッチングフローを優先ARリプリケーターのみに厳密に誘導するか、優先ARリプリケーターがダウンした場合に使用するフォールバックARリプリケーターを含めるかを選択できます。

3. [edit routing-instances name protocols evpn assisted-replication leaf]階層レベルで deterministic-ar-policyステートメントを使用して、ARリーフデバイス上のEVPNインスタンスにルーティングポリシーを割り当てます。(「 決定論的 AR ポリシー」を参照してください)。

ARリーフトラフィックを特定のレプリケータに決定論的に誘導したいユースケースの例としては、ARリーフデバイスがソースデバイスにサービスを提供し、特定のマルチキャストフローが通常かなり大きいまたは小さいことがわかっている場合が挙げられます。 図2 は、ARリーフデバイスがデフォルトのロードバランシング方法を使用してフローのロードバランシングを行い、トラフィック分散が非常に不均衡になる方法を示しています。

図2: 異なるサイズのマルチキャストフローを使用したデフォルトのARロードバランシング

図3 は、決定論的ロードバランシングを設定して、利用可能なレプリケータ間でフローをより均等に分散(誘導)する方法を示しています。

図3: 大きく異なるサイズのマルチキャストフローを処理するための決定論的ARロードバランシング

• AR ロードバランシングルーティングポリシーのオプション
• 決定論的 AR ロードバランシングポリシーに関する動作ノート
• 決定論的 AR ポリシーを AR リーフデバイス上の EVPN インスタンスに割り当てる
• 決定論的 AR ポリシーの設定例

ARおよびOISMデバイスの役割

AR では、デバイスが AR リプリケータまたは AR リーフの役割で機能するように設定します。デバイスに AR ロールを割り当てない場合、デバイスは通常の NVE デバイスとして機能します。これらの役割の詳細については、 表 1 を参照してください。

OISMでは、ERBオーバーレイファブリック内のデバイスが次のいずれかの役割で機能するように設定することができます。

• OISMボーダーリーフの役割。

• OISMサーバーリーフの役割。

• OISMの役割なし—これらのデバイスは通常、ファブリック内のリーンスパインデバイスです。

OISMの仕組みとOISMデバイスの設定方法の詳細については、 EVPNネットワークで最適化されたインターサブネットマルチキャスト を参照してください。

ARとOISMの機能を統合する際、以下のモードでARレプリケーターの役割がサポートされます。

• 併置:ARレプリケーターロールをOISMボーダーリーフロールと同じデバイス上で設定します。

• スタンドアロン:ARリプリケーター機能は、同じデバイス上でOISMボーダーリーフロールと併置されていません。この場合、ARリプリケータは通常、OISMを実行するERBファブリックのリーンスパインデバイスになります。

  手記：

  QFX5130-32CDおよびQFX5700スイッチでは、スタンドアロンモードのみがサポートされています。ARレプリケータロールは、OISMボーダーリーフデバイスではないファブリック内のデバイスでのみ設定できます。

ARとOISMのデバイスロールを統合するためのガイドライン

以下のガイドラインを使用して、ファブリック内のデバイスにARとOISMの役割を統合します。

• 任意のOISTリーフデバイス(ボーダーリーフまたはサーバーリーフ)にARリーフロールを設定できます。

• AR レプリケータロールを設定するときは、次のルールを使用します。

  1. ARレプリケーターの役割は、QFX5130-32CD、QFX5700、QFX10002、QFX10008、QFX10016のいずれかのデバイスでサポートされています。

     手記：

     QFX5130-32CDおよびQFX5700デバイスは、スタンドアロンモードでのみARレプリケーターの役割をサポートします。

  2. ARレプリケータとして使用するデバイスは、ARレプリケータをスタンドアロンモードで設定する場合でも、OISMをサポートするデバイスでなければなりません(「 ARおよびOISMデバイスロール」を参照)。ARレプリケータデバイスは、OISMデバイスと同じテナント仮想ルーティングおよび転送(VRF)およびVLAN情報を持っている必要があります(ルール 3を参照)。

  3. ARレプリケータデバイスがスタンドアロンモードの場合でも、OISTリーフデバイスと同じテナントVRFインスタンス、対応するIRBインターフェイス、およびメンバーVLANを使用してデバイスを設定する必要があります。AR レプリケータは、マルチキャスト トラフィックを適切に転送するために、正しい L2 マルチキャスト状態をインストールするために、この情報を必要とします。

     これらの要素のスタンドアロンARリプリケーターに複製する OISM設定手順の詳細については、 ボーダーリーフデバイスとサーバーリーフデバイスでの一般的なOISM要素を設定する を参照してください。

ARとOISMの連携

ARとOISMを一緒に有効にすると、ファブリック内のより容量の高いデバイスを構成してレプリケーションを実行し、OISMリーフデバイスの負荷を軽減できます。OISMでは、イングレスリーフデバイスは、イングレスVLAN上のパケットのコピーを複製し、関心のある受信者に送信します。

• イングレスリーフデバイスは、OISTサーバーリーフデバイスまたはOISTボーダーリーフデバイスです。

• ファブリック内を送信元とするマルチキャスト トラフィックの場合、イングレス VLAN は収益 VLAN になります。

• 外部のマルチキャスト ソースからファブリックに着信するマルチキャスト トラフィックの場合、イングレス VLAN は補足ブリッジ ドメイン(SBD)です。

イングレスOISTリーフデバイスでARリーフロールを設定すると、デバイスはトラフィックのコピーを1つARリプリケータに送信します。ARレプリケーターは、他のOISMサーバーリーフまたはボーダーリーフデバイスに向けてトラフィックを複製し、転送します。OISTリーフデバイスは、EVPNコア内のマルチキャストトラフィックを最小限に抑えるためにローカルルーティングを行います。

以下の図は、ARとOISMの連携を示しています。

• 内部マルチキャストソースを使用したARとOISM

• 外部マルチキャストソースを使用したARとOISM

ARとOISMのデバイスロールを統合する場合など、ARの設定方法の詳細については、 代理レプリケーションの設定 を参照してください。

通常の NVE デバイスの背後にあるソース

図 4 は、AR をサポートしていないデバイスである Regular NVE に接続されたソースからのマルチキャスト トラフィックを持つ EVPN ネットワークを示しています。

図 4: 通常の NVE デバイスでのマルチキャスト送信元トラフィックのイングレス

この場合、イングレスデバイスである Regular NVE は、AR リプリケータにレプリケーション用のトラフィックを送信する AR リーフデバイスではないため、AR を有効にしても転送動作は同じです。通常の NVE では、次のような通常のイングレスレプリケーション転送ルールが使用されます。

• IGMP スヌーピングも MLD スヌーピングも使用せず、SMET 転送も有効にしないと、通常の NVE はトラフィックを EVPN ネットワーク内の他のすべてのデバイスにフラッディングします。

• IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピングで、SMET 転送が有効になっている場合、標準 NVE はアクティブ リスナーがいる EVPN ネットワーク内の他のデバイスにのみトラフィックを転送します。この場合、通常の NVE は、AR リーフ 2 と AR リーフ 4 を除く他のすべてのデバイスに転送します。

スパイン1とスパイン2は、通常のEVPNネットワークのイングレスレプリケーション、ローカルバイアス、またはDF動作を使用して、トラフィックを複製し、ローカルのシングルホームまたはマルチホームの受信機または外部ゲートウェイに向けて転送します。この場合、 図 4 は、スパイン 2 が選択された DF であり、2 つのスパイン デバイスが共有するイーサネット セグメント上のマルチホーム レシーバーにトラフィックを転送することを示しています。

ARレプリケーターデバイスの背後にあるソース

図5 は、スパイン1と呼ばれるARレプリケータデバイスに接続されたソースからのマルチキャストトラフィックを使用したEVPNネットワークを示しています。

図5: ARレプリケータデバイスでのマルチキャスト送信元トラフィックイングレス

この場合、イングレスデバイスであるスパイン1は、ARレプリケータにレプリケーション用のトラフィックを送信するARリーフデバイスではないため、ARを有効にしても転送動作は同じです。スパイン1は、ARリプリケーターデバイスとして構成されていますが、ARリプリケーターとしては機能しません。代わりに、次のように通常のイングレスレプリケーション転送ルールを使用します。

• IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピングを行わず、SMET 転送を有効にしない場合、イングレス デバイスであるスパイン 1 は、EVPN ネットワーク内の他のすべてのデバイスにトラフィックをフラッディングします。

• IGMPスヌーピングまたはMLDスヌーピングがあり、SMET転送が有効になっている場合、スパイン1はアクティブリスナーがいるEVPNネットワーク内の他のデバイスにのみトラフィックを転送します。この場合、スパイン1は、ARリーフ2とARリーフ4を除く他のデバイスと、ローカルに関心のある受信機があるスパイン2に転送します。

• スパイン1はまた、通常のEVPNネットワークイングレスレプリケーションローカルバイアスまたはDF動作を使用して、ローカルのシングルホームまたはマルチホームの受信機、あるいは外部ゲートウェイに向けてトラフィックを複製します。この場合、スパイン1はローカルバイアスを使用し、ローカルバイアスルール(イーサネットセグメントのDFであるかどうか)により、トラフィックをマルチホームレシーバーに転送します。

スパイン2は、スパイン1から受信したトラフィックをローカルレシーバーに転送します。また、スパイン2は、マルチホーム受信機のローカルバイアスチェックを行い、そのイーサネットセグメントのDFであっても、マルチホーム受信機への転送をスキップします。

ARリーフデバイス(シングルホームイーサネットセグメント)の背後にあるソース

図6 は、ARリーフ4と呼ばれるARリーフデバイスに接続されたソースからのマルチキャストトラフィックを使用したEVPNネットワークを示しています。送信元が他のリーフデバイスとマルチホームされていないため、イングレス AR リーフデバイスと AR リプリケータが拡張 AR モードで動作しているかどうかに関係なく、トラフィックフローは同じです。

図 6: AR リーフ デバイスでのソース トラフィック イングレス(シングルホーム送信元)

IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピングなし、および SMET 転送が有効になっていない場合:

• ARリーフ4は、スパイン1のループバックインターフェイスlo0で設定したARオーバーレイトンネルセカンダリIPアドレスを使用して、マルチキャストトラフィックの1つのコピーをアドバタイズされたARリプリケータデバイス(この場合はスパイン1)に転送します。

• また、AR リーフ 4 はローカルバイアス転送ルールを適用し、マルチキャストトラフィックをローカルに接続された受信者に複製します。

• スパイン1は、ARオーバーレイトンネルでマルチキャストトラフィックを受信し、通常のイングレスレプリケーションオーバーレイトンネルを使用して、スパイン2を含むEVPNネットワーク内の他のすべてのデバイスに、リーフ4に代わってそれを複製および転送します。スパイン1は、イングレスデバイスARリーフ4へのトラフィックの転送をスキップします(スプリットホライズンルールに従って)。

IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピング、および SMET 転送が有効になっている場合:

• ARリプリケータのSpine 1は、アクティブなリスナーがいるEVPNネットワーク内の他のデバイスにのみトラフィックを転送することで、レプリケーションをさらに最適化します。この場合、スパイン1はARリーフ2への転送をスキップします。

スパイン1はまた、通常のEVPNネットワークイングレスレプリケーションローカルバイアスまたはDF動作を使用して、トラフィックを複製し、ローカルレシーバーとマルチホームレシーバーまたは外部ゲートウェイに転送します。この場合、スパイン1はトラフィックをローカルレシーバーに転送します。スパイン1は、ローカルバイアスを使用してマルチホームレシーバに転送します(ただし、そのイーサネットセグメントのDFではありません)。

スパイン2は、スパイン1から受信したトラフィックをローカルレシーバーに転送します。スパイン2は、マルチホーム受信機に対してローカルバイアスチェックを行い、そのイーサネットセグメントのDFであっても、マルチホーム受信機への転送をスキップします。

拡張ARモードを備えたARリーフデバイス(マルチホームイーサネットセグメント)の背後にあるソース

図7 は、拡張ARモードで動作するマルチホームイーサネットセグメント上のソースからのマルチキャストトラフィックを使用するEVPNネットワークを示しています。ソースは 3 台の AR リーフ デバイスにマルチホームされており、そのうちの 1 台にトラフィックを送信する可能性があります。この場合、AR リーフ 1 がイングレス デバイスになります。

図 7: AR リーフ デバイスでのソース トラフィック イングレス(マルチホーム送信元)

IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピングなし、および SMET 転送が有効になっていない場合:

• ARリーフ1は、スパイン1のループバックインターフェイスlo0で設定したARオーバーレイトンネルセカンダリIPアドレスを使用して、マルチキャストトラフィックの1つのコピーをアドバタイズされたARリプリケータデバイスの1つ(この場合はスパイン1)に転送します。

• 拡張ARモードでの動作:

  • ARリーフ1はまた、マルチキャストトラフィックを複製し、ソースイーサネットセグメントのすべてのマルチホーミングピア(ARリーフ2およびARリーフ3)に転送します。

  • スパイン1は、ARオーバーレイトンネルでマルチキャストトラフィックを受信し、通常のイングレスレプリケーションオーバーレイトンネルを使用して、ARリーフ1とそのマルチホーミングピアであるARリーフ2およびARリーフ3 を除く EVPNネットワーク内の他のデバイスに複製および転送します。

IGMP スヌーピングまたは MLD スヌーピング、および SMET 転送を有効にすると、AR リーフおよび AR リプリケータデバイスは、次のように拡張 AR モードでのマルチキャスト複製をさらに最適化します。

• ARリーフ1は、ARリプリケータのスパイン1への送信に加えて、マルチキャストトラフィックを複製し、アクティブなリスナーを持つマルチホーミングピア(ARリーフ3)にのみ転送します。

• スパイン1は、ARリーフ1のトラフィックを、アクティブなリスナーがいるEVPNネットワーク内の他のデバイスにのみ複製します。この場合、通常の NVE デバイスとスパイン 2 のみが含まれます。

スパイン1はまた、通常のEVPNネットワークイングレスレプリケーションローカルバイアスまたはDF動作を使用して、トラフィックを複製し、ローカルレシーバーとマルチホームレシーバーまたは外部ゲートウェイに転送します。この場合、スパイン1はマルチホームレシーバーに転送するのにローカルバイアスを使用しますが、そのイーサネットセグメントのDFではありません。スパイン2はスパイン1からトラフィックを受信し、そのトラフィックをローカルレシーバーに転送します。また、スパイン2は、マルチホーム受信機のローカルバイアスチェックを行い、そのイーサネットセグメントのDFであっても、マルチホーム受信機への転送をスキップします。