スイッチレイテン解析

あなたの使っているスイッチのレイテンシを知っていますか?これはSDN(software defined networking: ソフトウェア定義ネットワーク)の特徴を述べる時によく聞かれる質問であり、HFT(high frequency trading:高頻度取引)ではどこでも非常に重要なことです。簡単な質問のように見えますし、私達のマイクロバースト・アナライザーを使えば答えを得るのは非常に簡単です。

スイッチのレイテンシ測定法

最初の問題はどのようにして効果的な試験を行うかということです。最も優れていて正確な方法は、光ファイバー＋レイヤ1 タップ＋専用のキャプチャ・ポートです。この方法では、スイッチが送受信しているのと全く同じ光ビームをパケット・キャプチャ・デバイスが(タップ経由)使用しているので、付加的なレイテンシが入り込むことがありません。下のセットアップは一方向スイッチのレイテンシを測定するためのネットワーク接続法を示しています。

上記のネットワーク接続では主パケットは次のように流れます:

1) 最下左(左青)からパケットは生成
2) パケットはスイッチ(左オレンジ)に受信
3) スイッチは出力ポート(右オレンジ)に転送
4) パケットはエンド・ポイント(右水色)に受信

そして測定の流れは以下のとおり:

a) 入力側レイヤ1 50/50 SR光ファイバ・タップ(黄)
b) パケット・ジェネレータのパケットはFMADIO20 ポート A に受動的に入力
c) 出力側レイヤ1 50/50 SR光ファイバタップ(黄)
d) パケット・ジェネレータのパケットはFMADIO20 Port B に受動的に入力

こうして、スイッチへ向かう全パケットがFMADIO20 Port Aに入力されてタイムスタンプされ、スイッチから出る全パケットはFMADIO20 Port Bで入力されタイムスタンプされます。このセットアップの良くない点は沢山のキャプチャ・ポートが必要なことです。シンプレックス回線では10Gのキャプチャ・ポートが２個、全二重回線の場合には4個必要となります。10Gbpsの完全な回線速度を試験しているので、ポート・アグリゲーターは使用できません。 こうして、キャプチャ・ポートAとキャプチャ・ポートBは全20Gpsキャプチャ・レートを使います。

マイクロバースト解析ソフトウェア

ハードウェアのセットアップは問題の一部に過ぎず、残り半分は分析です。このため、一般的には、有意義な結果を得るためにスクリプトや手作りのツールが必要になります。しかし、弊社のマイクロ・バースト分析ソフトウェアを使えば、厄介な処理を自動化して実施できます。ハードウェアのセットアップが出来れば、FMADIO20装置でキャプチャを開始するだけです。その後、回線レートとして64Bの1Mパケットを生成し結果を見てください。

上のスクリーンショットは14Gbps(この数字を覚えていてください)付近を最大とする1M パケット @ 64Bの試験バーストを示しています。弊社の「パケット・ビュー」機能を使用すれば、回線上のパケット一つ一つまでズームし個々に調べることができます。これは、上の高度なパケット・スコープ・ウィンドウの「グリーン・スライダー」の現在位置から約100m secのデータをサンプリングして行われます。このシステムはこのデータを分析し、関連ある情報を全て抜き出し、下に結果を示しました。

上のスクリーン・ショットはサンプリング・バッファ開始位置をパケット・スコープ(最上部のウィンドウ)で選択する所を示しています。 この場合は最初のパケットをキャプチャした所から開始しています。真ん中のグラフは個々のパケットを時間軸(X軸)に背いて作図した様子を示しています。 そして、最下部の表は個々のパケットのネット・フロー情報を示し、個々のデータが選択できます。

どうして表に2つの青い強調表示があるのかと思っていませんか?分析ソフトウェアはキャプチャ内部にある同一パケットを発見します。これは通常パケットが測定ネットワークを流れている間に、複数のネットワーク・タップが同一パケットを複数回捉えた時に起きます。この例の場合は、スイッチの前に一つ後に一つと、2つのタップがあるため、PCAPはコピーした２つの同一パケットを含んでいます。

上図に示したように、青線は同一ペイロードをパケット表示しており、予想どおり、2つのコピーされたパケット(入力＋出力)がある。

パケット・ビューは拡大縮小自在可能、スクロール可能で、他にも機能があります。 機能としては、ナノ秒レベルまでにもズームすることができ、個々のパケットやビットが回線を流れていく様子を見ることができます。 上のスクリーン・ショットは例として、テーブル内にあるパケットをクリックすることにより、中央のパケット・ビュー・ウィンドウで これらのパケットが選択され表示(青線＋青パケット) された所を示しています。

オレンジで示されたとおり、最初のパケットと二番目のパケットを見ることができます。 テーブル・ビューではスイッチの入力／出力パケットレイテンシーは、1,564ナノ秒(緑で強調表示)であることが判ります。 低価格の10Gスイッチであることを考えれば悪くない数字です。また２つのコピーしたパケットだけ検出された(赤で強調表示)ことが判ります。

レイテンシ解析

弊社の素晴らしいFMADIOパケット・キャプチャ・システムがあれば、マイクロ・バースト分析、レイテンシー分析、そしてパケットロス分析が非常に 簡単になります。弊社のソフトウェアはローデータの分析をするため、個々のパケットについて深い理解 ができ、 パケットが回線を流れていく様を見ることが出来ます。

次回には、スイッチでのパケットロスとその問題を自動的に検知し分析する機能を見ていきましょう。