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@mizu_15_over(水谷 将也)inKDDI株式会社

Cumulus VXをVagrantで試してみた

Last updated at Posted at 2022-01-15

はじめに

今回は、ホワイトボックスSW用のネットワークOSである、Cumulus VXをさわってみたので、備忘録もかねて、記事にしたいと思います。
自分自身は仕事でNW機器を触り始めたのは最近なので、あくまでこの記事は初学者向きです。

ホワイトボックスSW/ネットワークOSとは

ホワイトボックスSWとはOSやミドルウェアがインストールされておらず、オープンソースのOSをインストールすることで、NW機器として動作させることができるものです。
すでに数年前に一度盛り上がりを見せた？（自分調べ）ホワイトボックスSWなのですが、メリット以下の通りです。

  • OSを自由に選択可能⇒ベンダーロックインの解消
  • そのうえで動作する機能を自前で開発することで、コストカットが可能
    　

一方で、その自由さ故、以下のようなデメリットもあります。

  • ネットワークOSの保守がしっかりしていない
  • 機能開発のための工数の増加

このような特徴のあるホワイトボックスSWですが、使ってみないとわからないということで、今回は、ネットワークOSの一つであるCumulus OSを試してみました。
Cumulus OSには無償の仮想アプライアンスである、Cumulus VXと呼ばれるものがあります。
Cumulus VXはVM WareやVirtual boxなどハイパーバイザ上で動作するうえ、Cumulus OSのほとんどのNW機能を試すことができます。
この記事では、Cumulus VXをMac OS上のVirtual box+Vagrantで起動し、動作確認した際のやり方を書いていきます。
　

実行環境

HW / OS / ソフトウェア バージョン、スペック
macOS 11.2 Big Sur
CPU Intel Core i5
Virtual Box 6.1
Vagrant 2.2.7
Cumulus OS 4.4.0

やってみたこと

今回は、以下のようなSW4台の構成で、Multi-Link Aggregationを動作させてみました。
複数の物理線を束ねて一つの仮想回線を作成することで、冗長構成を組みながら帯域幅を増やすことができるLink Aggregationという技術があります。
Multi-Link Aggregationとは、LAGを複数SWで組む技術のことを指します。

NW構成図.png

環境構築（インストール、VMの立ち上げ方）

まず、Virtual boxとVagrantをmacにインストールします。
下記サイトからインストールできます。

適当なフォルダを作成し、以下のコマンドでVMを立ち上げます。

mkdir vagrant
vim Vagrantfile
vagrant up

Vagrantfileの中身は以下の通り
細かい内容は、vagrantの使い方を紹介しているブログなどを参照ください。
簡単に説明すると、2行目から後ろから2行目までが、一つのVMの設定になります。
複数VMを立ち上げたい場合は、これを複数書いてあげれば良いです。
以下、各パラメータの説明です。

  • host01.vm.box：インストールするOS
  • host01.vm.hostname：ホスト名
  • host01.vm.network：NICの設定
    • 今回はprivate_networkを指定しているので、VM間のイントラセグメントです。
    • virtualbox__intnetがユニークなセグメント名？になります。これが同じNIC同士が同じセグメントに所属することになります。
  • vbox.customize ['modifyvm', :id, "--nicpromisc#{i+1}", "allow-all"]：VirtualBoxでは、デフォルトで未知のMACアドレスを遮断する設定になっているため、新たに作成した2番目以降のNIC全てその設定（promisc）をallow-allにしてあげることで、未知のMACアドレスとも疎通できるようになります。
Vagrant.configure("2") do |config|
config.vm.define "host01" do |host01|
    host01.vm.box = "CumulusCommunity/cumulus-vx"
    host01.vm.hostname = "host01"
    host01.vm.network "private_network", virtualbox__intnet: "intnet-1", auto_config: false
    host01.vm.network "private_network", virtualbox__intnet: "intnet-2", auto_config: false
    host01.vm.provider "virtualbox" do |vbox|
        vbox.customize ['modifyvm', :id, "--nicpromisc#{i+1}", "allow-all"]
    end
end
end

以上のコマンドで、VMが立ち上がるはずなのですが、自分の環境では、以下のようなエラーが出てしまいました。
（どうやらbox.ovfというファイルがないらしい、、）

$ vagrant up
Bringing machine "host01' up with 'virtualbox' provider...
=› host01: Importing base box "CumulusCommunity/cumulus-vx'
There was an error while executing'VBoxManage', a CLI used by Vagrant for controlling Virtualbox. The comand and stderr is shonn below.

Cormand: ["import", "/Users/mizu/.vagrant.d/boxes/CumulusCommunity-VAGRANTSLASH-cumulus-vx/4.4.0/virtualbox/box.ovf"]

Stderr: 0%...
Progress state: VBOX_E_OBJECT_NOT_FOUND
VBoxManage: error: Appliance read failed
VBoxManage: error: Failed to open OVF file '/Users/mizw/.vagrant.d/boxes/CumulusCormunity-VAGRANTSLASH-cumulus-vx/4.4.0/virtualbox/box.Ovf' (VERR_FILE_NOT_FOUND)
VBoxManage: error: Details: code BOX_E_OBJECT_NOT_FOUND (®x80bb0001), component Appliancetrap, interface IAppliance
VBoxManage: error: Context: "RTEXITCODE handleIrportAppliance(HandlerArg*)" at line 417 of file VBoxManageAppliance.cpp

一度vagrant upを実行し、エラーが出た後に、vagrantのディレクトリにcumulus vxのovfファイルができるので、コピーしてbox.ovfを作成します。

cd ~/.vagrant.d/boxes/CumulusCommunity-VAGRANTSLASH-cumulus-vx/4.4.0/virtualbox/
cp cumulus-linux-vm-amd64-4.4.0.1040-vbox.ovf box.ovf

この後に再度、vagrant upを実行すると、今度はエラーなくvmが立ち上がると思います。
以上の工程で、CumulusVXがインストールされたVMを立ち上げることができます。

初期設定

次は、各SW（VM）にログインし、初期設定をおこないます。
vagrantで立ち上げたVMには、vagrant ssh <ホスト名>でログインすることができます。
ホスト名は、先ほどVagrantfileで指定した、config.vm.define "<ホスト名>"になります。
Cumulus VXでは、netコマンドというCLIが用意されております。(netコマンドを使用する際は、rootユーザになる必要があります。)
以下がip aとnet show interfaceを実行した結果になりますが、net show interfaceではswp1とswp2が認識されていないため、認識させます。

vagrant@sw01:mgmt:~$ ip a
1: lo: <LOOPBACK, UP, LONER UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default alen 1000
    link/loopback00:00:00:00:00:00 brd00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
        valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: «BROADCAST,MULTICAST,UP,LONER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master mgmt state UP group default qlen 1000
    link/ether 08:00:27:50:05ef brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.0.2.15/24 br 10.0.2.255 scope global dynamic eth0
        valid_lft 86273sec preferred_lft 86273sec
    inet6 fe80::000:27ff:fe50:5ef/64 scope link
        valid_lft forever preferred_lft forever
3: swp1: «BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 08:00:27: c9:61:2a brdff:ff:ff:ff:ff:ff
4: swp2: «BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 adisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 08:00:27:77:46:7e br ff:ff:ff:ff:ff:ff

vagrant@sw01 :mgmt:~S sudo su

ZTP in progress. To disable, do 'ztp -d'

root@sw01:mgmt:~# net show interface
State  Name  Spd  MTU    Mode      LLDP   Summary
-----  ----  ---  -----  --------  ----   ----------------------
UP     lo    N/A  65536  Loopback         IP: 127.0.0.1/8
       lo                                 IP: ::1/128
UP     eth0  1G   1500   Mgmt             Master: mgmt (UP)
       eth0                               IP: 10.0.2.15/24(DHCP)
UP     mgmt  N/A  65536  VRF              IP: 127.0.0.1/8
       mgmt                               IP: ::1/128

以下が、インターフェースを認識させるコマンドになります。
内部的には、configファイルに二つのインターフェースを書き込んでいます。
Cumulus VXでは、コマンドを実行し、configを書き換えるときには、一旦実ファイルには保存されていないため、設定は変わりません。
pending状態になっている設定を確認したい場合には、net pendingを実行します。
その設定を実ファイルに書き込むためには、net commitを実行します。

root@sw01 :mgmt:~# net add interface swp1-2
root@sw01:mgmt :~# net pending
---/etc/network/interfaces    2021-07-04 09:04:59.000000000 +0000
# /run/nclu/ifupdownz/interfaces.tmp  2021-12-09 04:13:53.170778000 +0000
@ -5,15 +5,21 @@

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback

# The primary network interface
auto eth0
iface eth0 inet dhcp
    vrf mgmt

auto swp1
iface swp1

auto swp2
iface swp2

auto mgmt
iface mgmt
    address 127.0.0.1/8
    address : :1/128
    vrf-table auto
net add/del commands since the last "net commit"
================================================

User  Timestamp                   Command
----  --------------------------  ------------------------
root  2021-12-09 04:13:49.160402  net add interface swp1-2

以上で、インターフェースを認識させることができました。

MLAGの設定

ここからは、今回実際に動作を確認したMLAGの設定内容を説明します。

SW03とSW04の設定

SW03とSW04には、単純なLAGの設定を入れます。以下が、そのコマンドです。
注意すべきは、作成したbondインターフェースをさらにbridgeインターフェースに追加し、そこにIPアドレスを設定することです。
Cumulus VXでは、bondインターフェースに直接IPアドレスを設定してもL3で通信できません。

# net add bond bond0 bond slaves swp1-2
# net add bridge bridge ports bond0
# net add interface bridge ip address 10.0.0.1/24（SW04は10.0.0.2/24）
# net pending
# net commit

SW01とSW02（Peerlink）の設定

今度は、SW01とSW02にPeerlinkの設定を入れていきます。
Cumulus VXでは、Peerlinkの設定を1行で行えます。
実際に設定される内容は下記の通りです。

  • 渡りのインターフェースを子インターフェースに持つ、bondインターフェースの作成
  • backup ipアドレス
  • mlagのプライオリティ値
  • mlagで使用するシステムMACアドレス
# net add clag peer sys-mac 44:38:39:BE:EF:AA interface swp2-3 primary backup-ip 10.10.10.2（SW04では10.10.10.1）
# net pending
# net commit
config(peerlink)
interface peerlink
  bond-slaves swp2 swp3
interface peerlink.4094
  address 10.10.10.1/24
  clagd-backup-ip10.10.10.2
  clagd-peer-ip linklocal
  clagd-priority 1000
  clagd-sys-mac 44:38:39:BE:EF:AA

SW01とSW02（SW03、SW04との接続部分）の設定

最後にSW01とSW02にSW03とSW04との接続部分の設定を入れています。
基本的には、普通のLAGの設定と同じです。
異なる点としては、mlag idを各ポートで設定する必要があるという点です。
このmlag idは対抗のスイッチと揃える必要があります。

# net add bond bond1 bond slaves swp1
# net add bond bond1 alias bond1 on swp1 # net add bond bond4 bond slaves swp4
# net add bond bond4 alias bond2 on swp4 # net add bond bond1 clag id 1
# net add bond bond4 clag id 4
# net add bridge bridge ports bond1,bond4 # net pending
# net commit

以上で、mlagを動作させるためのconfigは一通り設定できたことになります。

感想

今回、Cumulus VXというネットワークOSの一つを触ってみましたが、NWの知識もままらないため、結構苦戦しました。。
次回は、NW機器の設定自動化を試してみようと思います。

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