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フロー分散とパケット注文

このトピックでは、SRX5000 ライン デバイスでの負荷分散とパケットの順序について説明します。

SRX5000ライン デバイスの負荷分散について

SRX5800、SRX5600、SRX5400の各デバイスでサポートされている負荷分散アルゴリズムは、セッション容量と処理能力に基づいて調整されます。(実際のプラットフォームのサポートは、インストールJunos OSのリリースによって異なります)。

ハッシュベース セッション配信では、ハッシュ テーブルを使用します。SPU セッション ウェイト テーブルは、セッション分散ハッシュ テーブル内の各ハッシュ インデックスに SPU ID を割り当てるのに使用されます。この方法では、ハッシュベース分散を使用して各SPUで作成されるセッション数は、SPUセッションの重み表におけるSPUの重み付けに比例します。また、各 NPU は、NPU セッションと一致しないパケットを転送する SPU を選択するために使用する、同一の SPU セッション分散ハッシュ テーブルとセッション分散ハッシュ テーブルを保持します。

SPU に障害が発生した場合、セッション配信のハッシュ テーブルの一貫性を維持するために、ルーティング エンジン は IPC や NPC などのデータプレーン上のすべてのカードをリセットします。

ハッシュベースのセッション配信では、重み付けはセッション容量に基づいて行います。高いセッション容量が必要な場合は、ハッシュ セッション配信モードをお勧めします。

メモ:

デバイスへの負荷分散SRX5000 シリーズは常にハッシュベースです。

SPC を挿入および削除すると、挿入後にシャーシを再起動しなければならないため、中央のポイント初期化時に SPU セッション ウェイト テーブルの再計算が発生します。

Junos OS リリース 15.1X49-D30 から、SRX5000 シリーズ デバイスの高い同時セッションと 1 秒あたりの接続(cps)を処理するために、中央ポイント アーキテクチャが拡張されています。

中央ポイント アーキテクチャの機能強化により、トラフィック管理を SPUs にオフロードすることで、データ パケットが中央ポイントを通過するのを防ぎ、中央ポイントのセッション制限が削除されると、システム セッション容量が拡張されます。

SPU ID の計算

SRX3K-SPC-1-10-40、SRX5K-SPC-2-10-40、または SRX5K-SPC3 サービス処理カード(SPC)を装備したデバイスの SPU ID は、以下のように計算されます。

SRX3K-SPC-1-10-40、SRX5K-SPC-2-10-40、SRX5K-SPC3 には、カード当たり 2 個の PICS、カードごとに 4 個の FPC(PI)、2 個の PI をそれぞれ含む。たとえば、デバイスにスロット 1(FPC ID 0)とスロット 2(FPC ID 1)に 2 つのカードが含まれている場合、予想される SPU ID は次のとおりです。

  • SPC1:(0、1)および(4、5)、カード 2 枚で合計 4 つの SPC。

  • SPC2:(0、1、2、3)および(4、5、6、7)、合計 2 枚のカードで合計 8 個の SPC。

  • SPC3:(0、1)および(4、5)、カード 2 枚で合計 4 つの SPC。

FPC1(2番目のカード)とPIC1(カード内の2番目のPIC)では、SPU IDは次のように計算されます。

この表記規則は、プロトコル プロトコルと SNMP の SPU ID を参照CLI使用します。

SRX5K-MPC、SRX5K-MPC3-40G10G(IOC3)、SRX5K-MPC3-100G10G(IOC3)のハッシュベースフォワーディング

これらのデバイスSRX シリーズ、パケットはイングレスからエグレス処理に進むさまざまなコンポーネントが関係する一連のイベントを通過します。データパス パケット転送機能を使用すると、SRX 5000 ラインのデバイスを使用して I/O トラフィックの配信を迅速に行えます。

SRX5K-MPC、SRX5K-MPC3-40G10G(IOC3)、SRX5K-MPC3-100G10G(IOC3)は、SRX5400、SRX5600、SRX5800のデバイスでサポートされているインターフェイス カードです。MPC(モジュラー ポート コンセントレータ)は、ハッシュベースの転送方法を使用して、サービス処理ユニット(SPUs)のロードバランシング サービスを提供します。

ハッシュベース転送では、MPC によって、中央ポイントではなく選択された SPU(DCP)にパケットを転送できます。このアプローチにより、セッションの拡張が強化され、中央ポイントでの過負荷を回避できます。

ハッシュ値の計算は、以下のステップで行います。

  • IPv4 パケットの場合、ハッシュベース転送モジュールは、レイヤー 4 プロトコル タイプに応じて、レイヤー 3 およびレイヤー 4 の情報に基づいてハッシュ値を生成します。

  • Stream Control Transmission Protocol(SCTP)、TCP、UDP、AH(認証ヘッダー)、ESP(エッジ サービス プロバイダ)、ICMP(Internet Control Message Protocol)プロトコルの場合、ハッシュ モジュールはレイヤー 4 の情報を利用してハッシュ値を生成します。その他のプロトコルでは、レイヤー 3 情報だけがハッシュ生成で使用されます。

  • IPv4 フラグメント パケットの場合、ハッシュ値はレイヤー 3 情報のみを使用して計算されます。これは、パケットの最初のフラグメントにも適用されます。

  • 非 IP パケットの場合、ハッシュベース転送モジュールはレイヤー 2 情報を使用してハッシュ値を計算します。

パケットのレイヤー 2、レイヤー 3、またはレイヤー 4 の情報に基づいてハッシュ値が計算された後、SPU ID がセッション分散ハッシュ テーブルの各ハッシュ インデックスに割り当てられます。

メモ:

SRX5K-MPC(IOC2)、SRX5K-MPC3-40G10G(IOC3)、SRX5K-MPC3-100G10G(IOC3)は、ハッシュベースのセッション配信用に設定されたSRX5400、SRX5600、SRX5800デバイスでのみ使用できます。

ハッシュベース セッション分散モードが有効になっている場合、SRX5K-MPC、SRX5K-MPC3-40G10G(IOC3)、SRX5K-MPC3-100G10G(IOC3)をデバイスにインストールすると、その動作が高セッション容量ベース モードに変更されます。

メモ:

SRX5K-MPC、SRX5K-MPC3-40G10G(IOC3)、SRX5K-MPC3-100G10G(IOC3)がインストールされた SRX5000 シリーズ デバイスでは、システムまたは SPU の再起動中に、ハッシュベースのセッション分散モードが有効になっている場合、すべての SPU が再起動された場合にのみトラフィックが通過します。

IOC3のMPCは、ハッシュベースのデータパスパケット転送を実行して、既存のすべてのIOCおよびSPCと相互接続することで、SPCのロードバランシングサービスを提供します。

IOC3 は、受信/送信パケットを処理します。IOC3 はイングレス パケットを解析し、SPU に送信して、フロー セッション ルックアップ、ゾーンとポリシー チェック、VPN、ALG など、さらにセキュリティを処理します。

IOC3 は、パケット ルックアップおよびカプセル化機能のためにパケット データ メモリとファブリック キューイングを管理します。

メモ:

Junos OS リリース 15.1X49-D10 および Junos OS リリース 17.3R1 から、ハッシュベース セッション配信は SRX5400、SRX5600、SRX5800 デバイスのデフォルト モードです。ハッシュ キーの選択は、アプリケーション プロトコルによって異なります。

Junos OS リリース 17.4R1 から、トラフィックはハッシュベースのセッション配信アルゴリズムに基づいて、IOC によってハッシュされ、異なる SPUS に配信されます。この機能拡張では、より大きな固定長ハッシュ テーブルを使用することで、すべてのSSP間で even ハッシュ分散が可能になります。初期のJunos OSでは、固定長ハッシュ テーブルにより、すべての SPUs でトラフィック分散が不均等でした。

IOC3 では、鍵、結果テーブル、パケット メモリを含むセキュリティ フロー テーブル(IPv4 および IPv6)を設定します。

フロー テーブルには、次の機能が用意されています。

  • フロー ルックアップ

  • フローの挿入と削除

  • セキュリティ フローのエージング アウト

  • セキュリティ フロー統計

SRX5000ライン デバイスのパケット注文機能について

SRX5400、SRX5600、SRX5800、デバイス、vSRXでサポートされているパケット注文機能は、アプリケーションの中央ポイントにあるXLPプロセッサー上に組み込みのパケット注文エンジンのパケット注文機能をアクティブ化することで、デバイスのパフォーマンスを向上させます。

パケット順序モードには、ハードウェアとソフトウェアの 2 種類がサポートされています。

パケット注文機能をハードウェアに設定すると、LBT(ロード バランシング スレッド)と POT(パケット注文スレッド)がパケット注文エンジンにオフロードされ、パケット処理を実行するリソースが解放されます。パケット注文機能がソフトウェアに設定されている場合、ロードバランシング スレッド(LBT)と POT(パケット注文スレッド)が SPU で実行されます。デフォルトでは、デバイスでパケット注文エンジン(ハードウェア)を使用したパケット注文モードが有効になっています。再起動が必要な設定変更で、この設定を無効にできます。

フロー スレッドはパケットを受信し、処理して、パケットを送信またはドロップします。順序が不要なパケットの場合、フロー スレッドからネットワーク アクセラレーション エンジン(NAE)のエグレスにパケットの送受信を通知します。注文が必要なパケットの場合、フロー スレッドはパケット注文エンジンに、注文リストからパケットをキューに入れ、パケットを順番に送受信すると通知します。

SRX5000 ライン デバイスでのパケット注文モードの変更

パケット注文エンジンを使用したパケット注文機能は、次世代のSPCを搭載したSRX5400、SRX5800、SRX5600デバイスでサポートされています(プラットフォームのサポートは、インストールされたJunos OSリリースによって異なります)。デフォルトでは、パケット注文エンジンを使用したパケット注文モードが有効になっています。パケット注文エンジンを使用してパケット注文機能を無効にするには、デバイスでパケット注文モードを更新する必要があります。

次のパケット順序モードがサポートされています。

  • ソフトウェア —パケット注文エンジンを使用して、パケット注文モードを無効にします。

  • ハードウェア — パケット注文エンジンを使用して、パケット注文モードを有効にします。これはデフォルト オプションです。

パケット注文エンジンを使用してパケット注文モードを無効にするには、以下の方法に示します。

  1. パケット注文モードを指定するには、CLI設定プロンプトで次のコマンドを入力します。

  2. コマンドを使用 show security forwarding-process して設定を確認します。

  3. コミットする前に設定の変更を確認してください。

  4. 設定をコミットします。

  5. 適切な時点でデバイスを再起動します。

  6. コマンドを show security flow status 使用して、パケット注文モードを検証します。

アダプティブ モードでのSRX5000ラインデバイスでのセッション配信について

Junos OS 15.1X49-D30 および Junos OS リリース 17.3R1 から、アダプティブ モード セッション配信が中央ポイント アーキテクチャの機能強化に置き換されました。

アダプティブ モード セッション配信は、sRX5000 シリーズ デバイスに実装され、Junos OS リリース 15.1X49-D30 および Junos OS リリース リリース以前の混合モード17.1R1。アダプティブ モード セッション配信では、サービス処理ユニット(SPU)の容量とその使用可能なリソースを考慮し、システム リソースの使用を最大限に活用します。XLR/XLP 混合モードで実行されている SRX5000 シリーズ デバイスでのみ有効になります。このデバイスは、さまざまなタイプの SSP が異なる組み合わせで使用されるシャーシ導入環境に使用されます。SRX5800、SRX5600、または SRX5400 デバイスに次世代サービス処理カード(SPC)と既存の SPC が混在している場合、アダプティブ モード のセッション配信はデフォルトと見なされます。SRX5000 シリーズ デバイスが混合モードで動作していない場合、ハッシュベース のロード バランシングデフォルトです。

サービス処理カード(SPC)には、それぞれ 1 つ以上の SCPU が含まれている場合は、中央ポイント(CP)によって分散されたセッションに対して設定されたセキュリティ機能および他のサービスに従って、フローのパケットを処理します。SPU の CPU 負荷は時間によって変化します。使用可能な容量の変更をフルに活用し、セッション配信を適応モードで実行すると、システムがすべてのSSPに動的に重み付けします。セッションの配信を決定するのは、SPUs の重み付けです。

各 SPU は、CPU 使用率情報を定期的に中央ポイント(CP)に送信します。中央のポイントは、これらの値を確認し、1 秒ごとに重量を計算し、システム 全体のパフォーマンスを最大化する方法でセッションを配信します。言い換えれば、アダプティブ モードでは、セッション配信はリアルタイムで計算される動的重み付け割り当てシステムに基づいており、すべてのSCPUの容量を使用できます。このシステムのタイプに関係なく使用できます。

アダプティブ モード セッション配信と WRR(Weighted Round-Robin)セッション配信を区別する、重み付けの動的計算です。WRR は、さまざまなタイプの SPUs に重み付てを計算して割り当てによって、SPUs とその CPU 容量を区別しますが、計算と割り当ては静的です。つまり、初期化時に 1 回だけ実行されます。アダプティブ モードにより、WRR の固定比率セッション配信プロセスが改善されます。WRR では、利用可能な処理能力を考慮に入れないので、セッション処理の制限は SPU のタイプとその CPU 容量にのみ基づいて設定されるため、システム リソースの使用率が低く設定される可能性があります。

適応モード セッション配信の場合、SPU に割り当てられた重み付けの計算には次の式が使用されます。

Wi = Sum(W1-n)*Ci*Si/Sum(C1-n*S1-n)

どこ:

  • Wi— SPU に割り当てられた重み付け。

  • Sum(W1-n)— システムの総重量。この値は一定です。

  • n—SPUs の総数。

  • Ci:SPU の CPU コンピューティング能力が利用可能です。

  • Si:SPU のセッション容量が利用可能です。

アダプティブ モードでは、1 つの SPU での CPU 使用率が高い場合、その SPU に分散されるセッション数が少なになります。次の例では、計算について説明しています。

2 つの SPUS を持つデバイスを検討してください。各 SPU のセッション容量は 100 万です。

一定の時間:

  • SPU1 に 500,000 セッションがある場合、その CPU 使用率は 10% になります。

    • SPU1(C1)の使用可能な CPU 容量 = 1~10 パーセント = 90(パーセント)。

    • SPU1(S1)の使用可能なセッション容量 = 1~500,000/1M = 50(パーセント)。

  • SPU2 に 400,000 セッションがある場合、その CPU 使用率は 20% になります。

    • SPU2(C2)= 1~20%= 80(パーセント)の使用可能容量。

    • SPU2(S2)の使用可能なセッション容量 = 1~400,000/1M = 60(パーセント)。

システム全体の重み付けが 100 の場合、各 SPU の別個の重み値は次のとおりです。

  • SPU1(W1)の重量 = 100*90*50/(50*90+80*60) = 48

  • SPU2(Weight of W2) = 100*80*60/(50*90+80*60) = 52

受信セッションでは、セッションの 48% が SPU1 に割り当てされ、52% のパケットが SPU2 に割り当てされます。

重み付け数は、中央ポイントがランタイムの使用状況情報を確認して新しい値に合わせて調整する前に、短期間でシステム上で有効になる可能性があります。

リリース履歴テーブル
リリース
説明
17.4R1
Junos OS リリース 17.4R1 から、トラフィックはハッシュベースのセッション配信アルゴリズムに基づいて、IOC によってハッシュされ、異なる SPUS に配信されます。この機能拡張では、より大きな固定長ハッシュ テーブルを使用することで、すべてのSSP間で even ハッシュ分散が可能になります。初期のJunos OSでは、固定長ハッシュ テーブルにより、すべての SPUs でトラフィック分散が不均等でした。
15.1X49-D30
Junos OS リリース 15.1X49-D30 から、SRX5000 シリーズ デバイスの高い同時セッションと 1 秒あたりの接続(cps)を処理するために、中央ポイント アーキテクチャが拡張されています。
15.1X49-D30
Junos OS 15.1X49-D30 および Junos OS リリース 17.3R1 から、アダプティブ モード セッション配信が中央ポイント アーキテクチャの機能強化に置き換されました。
15.1X49-D10
Junos OS リリース 15.1X49-D10 および Junos OS リリース 17.3R1 から、ハッシュベース セッション配信は SRX5400、SRX5600、SRX5800 デバイスのデフォルト モードです。ハッシュ キーの選択は、アプリケーション プロトコルによって異なります。