VOSYSwitch, le commutateur virtuel en espace utilisateur de Virtual Open Systems pour infrastructures réseaux NFV

Le nombre de machines virtuelles (VM) déployées dans des serveurs réseaux, des centres de données pour small cells, pour des services de télécommunication et pour des infrastructures cloud HPC est en constante augmentation. Le paradigme de rupture de la Virtualisation des Fonctions Réseaux (NFV) nécessite pour les Fonctions Réseaux Virtuelles (VNF) des connexions de réseau rapides, fiables et dynamiques, leur garantissant une haute bande passante combinée à la flexibilité requise par le mouvement dit de Software Defined Networking (SDN)

Généralement, face à de tels environnements virtualisés, des systèmes de commutateurs virtuels sont utilisés pour activer l'accès des machines virtuelles au Contrôleur d'Interface Réseau (NIC), principalement pour deux raisons. Tout d'abord, le commutateur virtuel abstrait l'accès de l'invité au réseau, facilitant ainsi la migration des machines virtuelles entre serveurs utilisant différents NICs. Deuxièmement, ces solutions sont moins chères que l'allocation directe (i.e., VFIO), tout en suivant le paradigme SDN pour faciliter une gestion à distance et la programmabilité des VNFs.

Certaines technologies de commutateurs virtuels tels que Open Virtual Switch (OVS) peuvent assurer une abstraction matérielle en interposant une couche logicielle entre la machine virtuelle et le contrôleur d'interface réseau, mais avec une chute élevée en prestation. En effet, historiquement ces solutions ont été conçues pour fonctionner dans l'espace du noyau linux, ce qui implique des changements de contextes supplémentaires pour effectuer le traitement de données entre les machines virtuelles (qui s'exécutent dans l'espace d'utilisateur) et la carte réseau (pilotée dans l'espace du noyau). Pour cette raison, les commutateurs virtuels en espace utilisateur sont considérés comme meilleure option, encore que le défi reste de taille pour arriver à des performances avoisinant celles des commutateurs matériels peu flexibles.

Architecture de l'offre produit VOSYSwitch, commutateur virtuel NFV de réseau

Pour faire face à ce problème et accélérer les performances des machines virtuelles de réseau (VNFs), Virtual Open Systems a développé un commutateur virtuel en espace d'utilisateur VOSYSwitch, basé sur les composants en logiciel libre SnabbSwitch. Virtual Open Systems est l'un des principaux contributeurs de l'effort de programmation de SnabbSwitch, en mettant en oeuvre entre autre un composant clé vhost-user et d'autres fonctionnalités incluant son intégration continuelle, son déploiement et intégration dans OpenStack. VOSYSwitch exécute le pilote NIC dans l'espace utilisateur, évitant ainsi des changements de contexte au cours d'opérations de traitement de paquets, en assurant des performances quasi natives.

Logiciel réseau à haute performance pour serveurs télécommunication x86 et ARMv8

VOSYSwitch est un logiciel de réseaux virtualisés pour résoudre des problèmes et des spécifications serrées des fournisseurs de services de réseau dans un contexte où SDN et NFV poussent à avoir plus des fonctions réseaux virtualisés dans les serveurs.

Une telle solution de commutateur virtuel est le résultat d'une expérience de développement et d'efforts de comparaison des solutions de réseaux de commutateur virtuels (e.g., SnabbSwitch, OVS), ainsi que des technologies de virtualisation pour architecture x86 et ARM, et des composants clé (i.e., vhost-user, KVM et KVM-sur-ARM, VFIO, OpenStack, etc.). VOSYSwitch est intégré dans OpenStack; il offre un support pour OpenFlow, pour des communications accélérées de VM à VM, IPv6, VxLAN, GRE, IGMP snooping, etc. À partir de sa première réalisation sur architecture intel, VOSYSwitch surpasse le commutateur virtuel disponible en logiciel libre OVS, offrant des performances beaucoup plus rapides même pour des petits paquets de 64 octets transitant du pilote NIC à une machine virtuelle.

En outre, tout en fournissant une plus grande flexibilité, la performance de VOSYSwitch est comparable avec des technologies d'allocation direct tels que VFIO et SR-IOV. Virtual Open Systems fait des comparaisons de performance entre VOSYSwitch et OVS, OVS-DPDK, SR-IOV, VFIO et est prêt à partager ces résultats avec des potentiels clients intéressés pour établir un contact. Pour conclure, VOSYSwitch est également agnostique à l'architecture du serveur, permettant ainsi une utilisation sur des serveurs accélères ARMv8 hétérogènes.