概要

OpenStackは、Infrastructure as a Service（IaaS）を提供するための主要なクラウド プラットフォームとして急成長し、現在、プライベート、パブリックおよびマネージド プライベート クラウドを支えています。OpenStackクラウドが、ますます多くのミッションクリティカルな実稼働アプリケーションのホストとなる中、レイヤ4～7の高度なアプリケーション デリバリ サービスが不可欠になっています。これらのサービスは、セキュリティ、スケーリングおよび最適化を向上することで、ミッションクリティカルなアプリケーションを安全で素早く、可用性に優れたものにします。F5は、OpenStackベースにも対応する、高度なアプリケーション デリバリ サービスをデータ センタやパブリックおよびプライベート クラウドに提供する大手サプライヤーです。F5のアプリケーション デリバリ サービスは、OpenStackクラウド用に組み込むことができます。また、その使用可能なオプションを再検討して、OpenStackアーキテクチャおよび導入を効率的に計画できます。

OpenStackについて

OpenStackは、クラウド コンピューティングの提供に使用されるオープンソースのソフトウェア プラットフォームです。OpenStackは、NASAとRackSpace Hostingが始めた共同プロジェクトで、現在は、ソフトウェアおよびOpenStackコミュニティのプロモート権限を持つOpenStack Foundationが管理しています。

いくつかの営利団体は現在、その独自のOpenStackディストリビューションを開発、またはサポート、コンサルティング、事前設定されたアプライアンスなどの追加サービスを提供しています。

OpenStackは、クラウド コンピューティング環境の構築に必要なさまざまなサービスを提供する数多くのコンポーネントで構成されています。これらのコンポーネントは、他のサイトで詳しく説明されています。ただし、F5 OpenStack導入に直接関連するモジュールはたくさんあります。

F5アプリケーション デリバリ サービス

F5製品は、拡張性、可用性および多層セキュリティを実現するための広範囲に及ぶ高度なアプリケーション デリバリ サービスを提供します。以下に、いくつかの重要な例（完全な例ではありませんが）を示します。

BIG-IPプラットフォーム

The BIG-IPプラットフォームは、物理、仮想およびクラウド エディションを利用できます。プラットフォームは、BIG-IPソフトウェア モジュールを介してアプリケーション サービスを提供します。BIG-IPプラットフォームは、アプリケーションのニーズに合わせて、1つ、または複数のソフトウェア モジュールを実行できます。また、スタンドアロン ユニットとして、または高可用性クラスタに導入できます。

	機能	F5ソフトウェア モジュール
Security	ネットワーク レイヤ セキュリティ	BIG-IP® Advanced Firewall Manager™ (AFM)
	アプリケーション レイ	BIG-IP® Application Security Manager™ (ASM)
	Identity and access	BIG-IP® Access Policy Manager® (APM)
アベイラビリティ	アプリケーション アベイラビリティおよびトラフィックの最適化	BIG-IP® Local Traffic Manager™ (LTM)
	グローバル アベイラビリティおよびDNS	BIG-IP® DNS
パフォーマンス	アプリケーションおよびネットワークの最適化	BIG-IP® Application Acceleration Manager™ (AAM)

BIG-IPプラットフォームは、高性能、ステートフル、双方向、ゼロコピーのプロキシです。この基本アーキテクチャ原理を理解することで、BIG-IPプラットフォーム がどのようにサービスを提供するかが分かり、アーキテクチャを選択しやすくなります。

クライアントは、BIG-IP製品またはインスタンスと接続し、これがバックエンド サーバに接続します（または、DNSサービスなどの場合、アプリケーション トラフィックを処理し、クライアントに直接応答します）。これにより、クライアントとサーバ間でTCPセッションが再生成されることで、TCP「エアギャップ」が発生します。この論理的ギャップ内で、BIG-IPプラットフォームは、アプリケーション デリバリ サービスを提供します。アプリケーション トラフィックは、プラットフォーム上を行き来するときに、検査、変更および制御できるので、BIG-IPプラットフォームは、インバウンドとアウトバウンドの両方のアプリケーション トラフィックを完全に制御できます。

BIG-IPプラットフォームは、ネットワークとWebアプリケーションの両方のファイアウォールでICSA Labs認証を受けています。このトラフィック分離およびプラットフォーム セキュリティは、厳しくテストされ、プラットフォーム セキュリティが強化されます。

F5とOpenStackをつなげる

OpenStackとF5アプリケーション デリバリ サービスおよびプラットフォームが組み合わさることで、実稼働レベルのサービスをOpenStackがホストするアプリケーションに提供されます。F5アプリケーション デリバリ サービスは、Neutron Load Balancing as a Service（LBaaS）バージョン2サービスおよびHeatオーケストレーションの2つの方法でOpenStack内でアクセスできます(F5では、LBaaSバージョン1とNeutronの統合もサポートしていますが、OpenStackコミュニティでは、OpenStackのLibertyリリース以降、バージョン1 APIは廃止されています)。

LBaaS

Neutron LBaaSは、コンピュート（およびアプリケーション）インスタンスの基本的なロード バランシング サービスを提供します。これらのサービスは、広範囲のロード バランシング プラットフォームで共通する機能のコアサブセットに限定されます。

LBaaSサービス デリバリ モデルは、リソースを抽象化し、そのサービス自体からサービスを提供します。サービスを提供するリソースは、OpenStackテナント リソース内ではなく、OpenStackインフラストラクチャの一部として存在します。このモデルは「アンダー クラウド」と呼ばれることもあります。

このオブジェクト モデルを図3に示します。

すべてのOpenStack環境と同様、LBaaSはRESTful APIを介して管理されます。APIを使用することで、テナントは、RESTコールにより、LBaaSオブジェクトを作成、更新および削除できます。テナントのAPIコール間ではいくつもの手順を実行し、BIG-IPインスタンスの設定が変わります。

LBaaSオブジェクトと、BIG-IPインスタンスの設定に対してこれらを作成または更新するAPIコール間のマッピングは、F5 OpenStack LBaaSドライバで処理されます。LBaaSドライバは、 BIG-IPインスタンスをOpenStackベース クラウド内のロード バランシング サービスのプロバイダにすることができます。

LBaaSドライバは、テナントによるLBaaS APIコールの結果としてタスクを受け取り、これをF5 iControl® APIコールに変換して、BIG-IP製品または仮想エディションの設定オブジェクトを作成または更新します。テナントが、分離テナント ネットワークおよびネットワーク オーバーレイ トンネルまたはVLANを使用する場合、LBaaSドライバにより、単一のBIG-IPインスタンスまたはハイ アベイラビリティ（HA）設定から複数のテナントにサービスを提供できます。F5 LBaaSプラグインは、BIG-IPインスタンスおよびNovaへの必要なAPIコールを作成します。これにより、テナント トラフィックは、共有BIG-IPインスタンスのテナント分離リスナ オブジェクト(BIG-IPではVIP)に送信されます。

テナント分離

マルチテナント環境におけるNovaの重要な役割は、テナントをそれぞれ分離することです。BIG-IP LBaaSコンポーネントは、多くのBIG-IPマルチテナント機能を使用して、テナント トラフィックを分離します。

これらのマルチテナント機能がどのように、いつ使用されるかの詳細については、『F5 OpenStack LBaaS Driver and Agent Readme』を参照してください。

LBaaSは、ロード バランシング サービスをOpenStack内に導入するための簡単なAPI駆動型システムを提供し、大量のクライアントの基本的なロード バランシングを実行します。ただし、APIにより提供されるのは、包括的なApplication Delivery Controller(ADC)の機能のサブセットだけです。以下の表では、プロトコル サポート、追加サービスおよびヘルス モニタなど、いくつかの重要なアプリケーション デリバリ属性に基づいてLBaaSとネイティブBIG-IPサービスを比較しています。

完全なアプリケーション レイヤ プロキシの拡張機能が必要な場合、OpenStack Heatオーケストレーション サービスおよび関連テンプレートを使用して、F5アプリケーション デリバリ サービスを導入することで、簡単で自動化されたサービス作成と、より複雑なサービス設定を組み合わせることができます。

Heatオーケストレーション サービスおよびテンプレート

OpenStack Heatは、テンプレートに基づいて稼働アプリケーションを生成するオーケストレーション サービスです。Heatテンプレートは、1つ以上のテキスト ファイルでインフラストラクチャを記述し、Heatサービスは、適切なAPIコールを実行して必須コンポーネントを作成します。Heatサービスは、カスタム プラグインを使用して、コア モジュールで実行できます。

F5 Heatプラグインを使用することで、Heatテンプレートにより、Heatサービスを実行するサーバからネットワークでアクセスできる任意のBIG-IP製品または仮想エディションに、高度なアプリケーション デリバリ設定を作成できます。BIG-IPインスタンスは、テナント インスタンスとの設定およびルーティングも必要になります。これは、Heatプラグインではこの接続は設定されないためです。

Heatテンプレートは、シンプルなマークアップ言語YAML使用します。YAMLは、人間の読むことができるフォーマットで、簡単に扱うことができます。Heatテンプレートは、宣言型です。つまり、目的のインフラストラクチャ コンポーネントを定義し、基礎となるプロバイダを使用して、定義した設定を作成するだけです。

Heatテンプレートは、特に、F5 iApps®テンプレート システムと組み合わせることで、より高度なアプリケーション デリバリ環境を作成できます。iAppsテンプレートでは、必要なテンプレートおよびインスタンス固有の値を指定するだけで、アプリケーション デリバリ設定を繰り返し作成できます。Webアプリケーション ファイアウォール サービス、アプリケーション アクセラレーション、および高度なロード バランシング アルゴリズムなど、高度な機能を使用した複雑なデリバリ設定をシンプルなAPIコールで実装できます。

Heatテンプレートは、個々のテナント ネットワーク環境(「オーバー クラウド」)内のBIG-IP仮想エディションのインスタンス、および基礎となる物理ネットワークに導入されたBIG-IPアプリケーションで使用できます。BIG-IP製品は、テナント内の他のコンピュート ノードとして扱われるので、NeutronネットワーキングAPIコールに参加する必要はありません。

F5 Heatプラグインは、F5 Githubリポジトリから使用できます。このリポジトリには、Heatエンジンを実行するサーバにインストールされるHeatプラグインとサンプルHeatテンプレートの両方が含まれます。

柔軟なプラットフォーム オプション

F5アプリケーション デリバリ サービスは、多くのプラットフォームで使用できます。これらはすべて、同じコア オペレーティング システムおよびF5マイクロカーネルを使用するため、同じアプリケーション デリバリ機能を提供します。

F5アプライアンスおよびF5 VIPRION®シャーシ

F5ハードウェア プラットフォームは、大量のクライアントやテナントまたは高スループットを必要する環境に高性能と大規模な拡張可能性を提供します。単一のHAペアで、数百のテナントおよび数百万のクライアントにサービスを提供できます。F5ハードウェア デバイスは、SSLとTCPの両方の処理に特化したハードウェアを使用して、基礎となるコンピュート環境に接続レートのサービス品質保証（SLA）および大幅なオフロードを提供します。ネットワーク セキュリティ サービスおよび分散型サービス拒否（DDoS）対策が必要な場合、F5ハードウェア プラットフォームは、高性能かつ高水準の保護を提供します。複数のオーバーラップ アドレス空間およびネットワーク オーバーレイ プロトコルのサポートにより、ハードウェア デバイスは、ほとんどのマルチテナント環境で使用できます。

¹詳細については、『F5 and OpenStack Integration Guide』をご覧ください。

F5 LBaaSプラグインは、複数のF5エージェントおよびドライバ インスタンスに対応できるので、ハードウェア デバイスとBIG-IP仮想エディションが、同じLBaaS設定内で混在できます。

アーキテクチャを決定する通常の場合と同様、最適なオプションは、ソリューションの個々の要件を満たすものです。高性能で、スケーラブルなソリューションは、BIG-IPハードウェアまたは仮想エディションを使用して構築できます。スケールおよびサービスの全体的な要件が分かれば、インフラストラクチャ設計者は、ハードウェアまたはソフトウェア、あるいはその両方を理解しやすくなります。サービスをプロビジョンするだけのユーザまたはテナントでは、デリバリ プラットフォーム自体より、LBaaSまたはHeatの選択の方が重要です。

拡張性

LBaaSまたはテナントBIG-IPリソースの容量を増加できるため、管理者またはテナントは、アプリケーション スループットやテナント数の増加に対応できます。アジャイルおよびスケーラブルなクラウドの構築には、サービスを中断することなく、スケールアップまたはスケールアウトできることが不可欠です。

BIG-IPプラットフォームは、スケールアップとスケールアウトの両方が可能です。アプライアンスと仮想エディションは、ライセンス アップグレードによりスケールアップできます。VIPRIONシャーシは、ハードウェア ブレードを追加することでスケールアップできます。BIG-IP LBaaSプラグインは、複数のエージェントおよびドライバ（それぞれが単一のBIG-IPインスタンスまたはクラスタを管理）を管理するので、水平スケールが可能です。複数のエージェントが使用される場合、F5 LBaaSプラグインは、デフォルトで、すべてのLBaaSロード バランサ オブジェクトを、BIG-IP製品（またはクラスタ）に割り当てられた特定のテナントに使用します。

テナント内で使用するBIP-IP VEインスタンスは、ライセンスを介して、またはインスタンスを追加することでスケールアップして、新しいワークロードに対応できます。

まとめ

OpenStack導入が、重要な実稼働アプリケーションのホストとして使用されることが増える中、OpenStack内での強力な高品質アプリケーション デリバリ サービスの必要性も高まっています。F5アプリケーション デリバリ サービスは、OpenStackベースのクラウドが提供するアジリティと低コスト運用と合わせて、このような重要なアプリケーションが必要とする容量、セキュリティおよび高度な機能を提供します。