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第6章 ネットワークの最適化

6.1. ネットワークパフォーマンスの最適化

OpenShift SDN は OpenvSwitch、VXLAN (Virtual extensible LAN) トンネル、OpenFlow ルール、iptable を使用します。このネットワークは、ジャンボフレーム、ネットワークインターフェースカード (NIC) のオフロード、マルチキュー、ethtool の設定を使用してチューニングが可能です。

VXLAN は、4096 から 1600 万以上にネットワーク数が増え、物理ネットワーク全体で階層 2 の接続が追加されるなど、VLAN での利点が提供されます。これにより、異なるシステム上で実行されている場合でも、サービスの背後にある Pod すべてが相互に通信できるようになります。

VXLAN は、User Datagram Protocol (UDP) パケットにトンネル化されたトラフィックをすべてカプセル化しますが、CPU 使用率が上昇してしまいます。これらの外部および内部パケットは、移動中にデータが破損しないようにするために通常のチェックサムルールの対象になります。CPU パフォーマンスによっては、このように処理オーバーヘッドが増えることで、従来のオーバーレイ以外のネットワークと比べると、スループットが少なくなり、レイテンシーが増します。

クラウド、仮想マシン、ベアメタルの CPU パフォーマンスでは、1 Gbps をはるかに超えるネットワークスループットを処理できます。10 または 40 Gbps などの高い帯域幅のリンクを使用する場合には、パフォーマンスが低減する場合があります。これは、VXLAN ベースの環境では既知の問題で、コンテナーや OpenShift Container Platform 固有の問題ではありません。VXLAN トンネルに依存するネットワークも、VXLAN 実装により同様のパフォーマンスになります。

1 Gbps 以上にするには、以下を実行してください。

  • ネイティブのコンテナールーティングの設定を使用する。このオプションには、ルーターでのルーティングテーブルの更新など、OpenShift SDN の使用時には存在しない重要な操作上の注意事項があります。
  • Border Gateway Protocol (BGP) など、異なるルーティング技術を実装するネットワークプラグインを評価する。
  • VXLAN オフロード対応のネットワークアダプターを使用します。VXLAN オフロードは、パケットのチェックサム計算と関連の CPU オーバーヘッドを、システムの CPU からネットワークアダプター上の専用のハードウェアに移動します。これにより、CPU サイクルが Pod やアプリケーションで使用できるように解放され、ユーザーはネットワークインフラストラクチャーの帯域幅全体を活用できるようになります。

VXLAN オフロードではレイテンシーは軽減されませんが、CPU 使用率はレイテンシーテストでも減少します。

6.1.1. ネットワークでの MTU の最適化

重要な Maximum Transmission Unit (MTU) が 2 つあります (ネットワークインターフェースカード (NIC) MTU と、SDN オーバーレイ MTU です)。

NIC MTU は、お使いのネットワークでサポートされる最大値以下でなければなりません。スループットを最適化する場合は、最大の値を選択するようにしてください。最も低いレイテンシーにおいて最適化するには、小さい値を選択します。

SDN オーバーレイの MTU は、最低でも NIC MTU より 50 バイト少なくなければなりません。これは、SDN オーバーレイのヘッダーに相当します。そのため、通常の Ethernet ネットワークでは、この値を 1450 に設定してください。ジャンボフレームの Ethernet ネットワークの場合は、これを 8950 に設定してください。

注記

50 バイトのオーバーレイヘッダーは OpenShift SDN に関連します。他の SDN ソリューションの場合はこの値を若干変動させる必要があります。

MTU を設定するには、/etc/origin/node/node-config.yaml のノード設定ファイルの以下の設定を編集します。 

networkConfig:
  mtu: 1450 1
  networkPluginName: "redhat/openshift-ovs-subnet" 2
1
Pod オーバーレイネットワークの Maximum transmission unit (MTU)
2
ovs-subnet プラグインの場合は redhat/openshift-ovs-subnet に、ovs-multitenant プラグインの場合は redhat/openshift-ovs-multitenant に、ovs-networkpolicy プラグインの場合は redhat/openshift-ovs-networkpolicy に設定します。これは、他の CNI 互換のプラグインにも設定できます。

6.2. ネットワークサブネットの設定

OpenShift Container Platform は、Pod とサービスに対して IP アドレス管理を提供します。デフォルト値の許容範囲は以下のとおりです。

  • 最大のクラスターサイズは 1024 ノード
  • 1024 ノードごとに、/23 を割り当てる (Pod で利用可能な IP は 510 個)
  • サービス用の IP アドレスは約 65,536 個

多くの場合、これらのネットワークはデプロイメント後に変更することができません。そのため、拡張についての計画が必要になります。

ネットワークのサイズ変更に関する制限は、「SDN の設定」に記載されています。

より大規模な環境を計画する場合は、Ansible インベントリーファイルの [OSE3:vars] セクションに以下の推奨値を設定するようにしてください。 

[OSE3:vars]
osm_cluster_network_cidr=10.128.0.0/10

これにより、使用可能な IP アドレス 510 個が割り当てられる 8192 ノードが許可されます。

インストールしているソフトウェアバージョンのノード/Pod の上限については、OpenShift Container Platform ドキュメントにあるサポートの制限について参照してください。

6.3. IPSec の最適化

ノードホストの暗号化、復号化に CPU 機能が使用されるので、使用する IP セキュリティーシステムにかかわらず、ノードのスループットおよび CPU 使用率の両方でのパフォーマンスに影響があります。

IPSec は、NIC に到達する前に IP ペイロードレベルでトラフィックを暗号化して、NIC オフロードに使用されてしまう可能性のあるフィールドを保護します。つまり、IPSec が有効な場合には、NIC アクセラレーション機能を使用できない場合があり、スループットの減少、CPU 使用率の上昇につながります。