RIFT: THE new routing protocol for IP fabrics

Routing In Fat Trees(RIFT) Overview

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1. R I F T A NEW ROUTING PROTOCOL FOR IP FABRICS Masayuki Kobayashi@LINE Corporation May 2, 2018
2. Disclaimer • 本資料の内容は2018年4月28日時点の情報に基づいています • draft-ietf-rift-rift-01 • 将来にわたり情報・仕様が更新される可能性があります
3. CLOS Architecture • Web Scale Data Center時代のスタンダード • 水平方向への高いスケーラビリティ • BGP ECMP(RFC7938) • ポリシーに基づくTE • リンク検出とトポロジー自動構築の未実装 • ルーティング情報の増大と非効率化 • プロトコルレベルでのZTPの未サポート • 障害発生時のprefix自動分離の未実装 Web Scaleの展開速度に適合するDC Routingとは? 引⽤：https://code.facebook.com/posts/360346274145943/introducing-data-center-fabric-the-next-generation-facebook-data-center-network/
4. CLOS Architecture • Web Scale Data Center時代のスタンダード • 水平方向への高いスケーラビリティ • BGP ECMP(RFC7938) • ポリシーに基づくTE • リンク、隣接関係の自動検証機能の不足 • ルーティングテーブルの肥大化 • コンバージェンス速度の低下 • 障害リンクの自動切り離し Path/Distance VectorとLink Stateそれぞれの利点を持つ CLOSアンダーレイ⽤の新しいダイナミックルーティングプロトコルの開発 Link State(SPF)による分散処理の利点 Distributed Computation Vector型ルーティングプロトコルの利点 Diffused Computation
5. RIFT overview
6. https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-rift-rift/ Routing in Fat Trees
7. RIFT • ネットワークトポロジーをNorthbound(北方向)とSouthbound(南方向)で表現 • Node, Prefix, Policy, Key-Valueの情報をTopology Information Element(TIE)として交換 • Northbound(Leaf → Spine方向)はLink State情報を広報 • Southbound(Spine → Leaf方向)はDistance/Path Vector型のように伝搬 • North/Southで異なるフラッディングメカニズムを採⽤ • 最上位レベルのSpineのみがネットワーク全体の完全なトポロジーを把握 • 通常は上位レベルのノードがSouthboundへデフォルトルートのみ広報 • 各階層(Level)毎のルーティングテーブルの最小化とブラックホールの防止 • ノード・リンク障害時にmore specific経路を広報することでprefixをAuto Disaggregation 情報を広報する方向によって、各ノードが異なるデータベースを保持する Distance Vector と Link State それぞれの利点を持つルーティングプロトコル
8. General concept Leaf111 Leaf112 Leaf121 Node111 Node112 Node121 Node122 Leaf122 Spine21 Spine22 Prefix111 Prefix112 Prefix121 Prefix122 Northbound Southbound • Link State情報を フラッディング • トポロジーを把握 するのに必要な情 報が含まれる • 上位のノードは配 下のトポロジーを 把握する • 情報がDistance Vector 型のように伝搬 • 隣接関係の効率化のた めにフラッディングも 使⽤ • 通常はデフォルトルー トとPGPを広報 • 障害発生時に特定経路 を広報 Leaf -> Spine Spine -> Leaf PGP = Policy-Guided Prefixes 2-Level spine-and-leaf topology
9. General concept • 階層をLevelで表現≒Stage • PoD,Level,NodeをLIEで識別 • LIE交換でNeighborを検出 • LIE交換後にTIEを交換 • LIE/TIEは全RIFTノードで交換 • TIEには方向とタイプが存在 Leaf111 Leaf112 Leaf121 Node111 Node112 Node121 Node122 Leaf122 Spine21 Spine22 Prefix111 Prefix112 Prefix121 Prefix122 P O D # 1 P O D # 2 L E V E L 0 L E V E L 1 L E V E L 2
10. Neighbor Discovery • Link Information Element(LIE) • すべてのRIFTノードが交換するIGP Helloメッセージ相当 • IPv4 multicast or IPv6 link-local multicast scope w/ UDP • PoD Number: • 0はSpine • 一致しないノードとは隣接関係にならない • Level Number: • 0はLeaf(ToR) • Node-ID: • 64bitのRIFTドメインでユニークな値 • TTLは1(例外は破棄)
11. Topology Information Element(TIE) • ノードや隣接関係、PrefixなどのRIFTネットワークを定義するための要素 • LIE交換で学習したI/Fを通じてすべてのRIFTノードで交換される • NorthboundとSouthboundの２つの方向がある • TIEを広報する方向に応じて異なるデータベースを持つ Northbound-TIE (N-TIE) • 上位レベルのノードに広報されるTIE • Node, Prefix, PGP, Key-Valueのタイプがある • ノードの隣接関係とすべてのprefixを広報 • 上位レベルにトポロジー情報を提供 Southbound-TIE (S-TIE) • 下位レベルのノードに広報されるTIE • Node, Prefix, PGP, Key-Valueのタイプがある • ノードの隣接関係とデフォルトルートを広報 • Disaggregated prefixで障害時の到達性を確保
12. South & Northbound TIEs Leaf111 Leaf112 Leaf121 Node111 Node112 Node121 Node122 Leaf122 Spine21 Spine22 Prefix111 Prefix112 Prefix121 Prefix122 Leaf 111 N-TIEs: Node N-TIE: Neighbor: N111, N112 Prefix N-TIE: L111.loopback, Pfx112 Spine 22 S-TIEs: Node S-TIE: Neighbor: N111, N112, N121, N122 Prefix S-TIE: 0/0, ::/0 (self-originated) Node 111 N-TIEs: Node N-TIE: Neighbor: S21, S22, L111, L112 Prefix N-TIE: N111.loopback Node 122 S-TIEs: Node S-TIE: Neighbor: S21, S22, L121, L122 Prefix S-TIE: 0/0, ::/0 (self-originated) ※ PGP, Key-Value TIE については本資料では詳細は割愛します
13. Routing Information • Spine 2[12] • Prefix 111 → Node 111 or Node 112 • Prefix 112 → Node 111 or Node 112 • Prefix 121 → Node 121 or Node 122 • Prefix 122 → Node 121 or Node 122 • Node 11[12] • 0.0.0.0/0 → Spine 21 or Spine 22 • Prefix 111 → Leaf 111 • Prefix 112 → Leaf 112 • Node 12[12] • 0.0.0.0/0 → Spine 21 or Spine 22 • Prefix 121 → Leaf 121 • Prefix 122 → Leaf 122 • Leaves • 0.0.0.0/0 → Connected Level1 Node Leaf111 Leaf112 Leaf121 Node111 Node112 Node121 Node122 Leaf122 Spine21 Spine22 Prefix111 Prefix112 Prefix121 Prefix122
14. TIE-Type vs Peer Direction Direction TIE-Type Content & Flooding Scope North (N-TIE) Node • ノード、リンク、隣接関係などのトポロジー情報 • 常にNorthboundに対してフラッディングする • Southboundには決してフラッディングしない Prefix • 自身と配下のノードの経路情報とメトリック • 常にNorthboundに対してフラッディングする • Southboundには決してフラッディングしない South (S-TIE) Node • ノード、リンク、隣接関係などのトポロジー情報 • 自身が生成したTIEのみSouthboundに対してフラッディングする • 全てのNorthboundにリフレクトする Prefix • デフォルトルートと特定経路およびメトリック • 自身が生成したTIEのみSouthboundに対してフラッディングする
15. Automatic disaggregation of prefixes 1. リンク障害で赤色のリンクがlost • Spine 21経由でNode 12[12]と通信するルートが失われる • Prefix 12[12]宛の通信にloss/black holeが発生する可能性 2. Spine 21はS-TIEをアップデート • Node 12[12]のNeighbor情報を削除 3. Spine 21のS-TIEがNode11[12]でReflect 4. Spine 22はSpine 21とNode 12[12]間のリンクが lostしたことを検知 5. Spine 22はPrefix 12[12]のmore specific routeを 新たなS-TIEで広報 6. Node 11[12]は0/0に加えてmore specific routeを 学習する 7. Prefix 12[12]宛の通信はSpine 22経由に変更 8. Spine-Node間のルーティングアップデートのみで 障害を分離することができ、Node-Leaf間は変わ らずに0/0のみでルーティングされている Leaf111 Leaf112 Leaf121 Node111 Node112 Node121 Node122 Leaf122 Spine21 Spine22 Prefix111 Prefix112 Prefix121 Prefix122 S-TIE Reflection 0.0.0.0/0 → Spine 21 or Spine 22 Prefix 111 → Leaf 111 Prefix 112 → Leaf 112 Prefix 121 → Spine 22 Prefix 122 → Spine 22
16. RIFT Advantages Neighbor・Topologyの自動検出 ルーティング情報の最小化 より高速なコンバージェンス フラッディング情報の削減 Key-Value Store Automatic disaggregation Reduced flooding Automatic detection Automatic disaggregation Minimal routes Fast convergence Key-Value Store RIFT Only Advantages Existing Advantages
17. https://www.juniper.net/us/en/dm/free-rift-trial/ Implementations
18. Expected to Implementation • TIE Transport on QUIC • Fabric Bandwidth Balancing • Segment Routing Support • etc.
19. R I F T THANK YOU