2017.02.02

P4 프로그래밍이란? SDN에 중요한 이유는?

Brandon Butler | Network World

라우터 및 스위치 내부의 칩을 대상으로 한 프로그래밍 언어가 네트워킹 스택을 한층 조밀하게 분화시키고 있다.



네트워킹 콘트롤 플레인(plane)과 데이터 플레인이 분리되면서 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 시대가 열렸다. 네트워킹 하드웨어에 얽매이지 않고 네트워크를 관리할 수 있게 된 것이다.

이로 인해 오버레이 콘트롤 플레인 소프트웨어 시장이 출현했다. VM웨어에 매각되어 지금은 NSX로 이름이 바뀐 니시라(Nicira), 시스코 ACI(Cisco ACI) 같은 회사들이 활약하는 시장이다. 그러나 IDC 데이터센터 연구디렉터인 브래드 케이스모어에 따르면, 실제 네트워크 패킷 전송이 발생하는 장소인 데이터 플레인 분야에서는 아직까지 큰 혁신이 없다.

최근 SDN 최초 개발자 중 일부가 라우터와 스위치를 위한 새로운 고수준 프로그래밍 언어인 P4를 개발했다. 케이스모어는 "전체 스택을 프로그래밍 가능한 '실리콘'으로 구현시키는 것"이라고 설명했다.

P4에 대해 알아야 할 것들
P4는 최종 사용자가 네트워킹 장치의 작동 방식을 규정할 수 있게 해주는 오픈소스 프로그래밍 언어다. 스위치와 라우터, 네트워크 인터페이스 카드 등 네트워크 포워딩 장치의 실리콘 연산 칩을 제어한다.

오늘날의 네트워크 펑션이 특정 방식으로 패킷을 포워딩 하는 고정된 기능의 스위치를 활용해 '상향식'으로 구성된 반면, 프로그래밍 가능한 네트워크는 사용자가 원하는 기능을 설치하기 위해 하향식으로 제어될 수 있다. 오픈플로우(OpenFlow) 오픈소스 콘트롤 플레인과 동일하다. 그러나 데이터 플레인 계층에 초점이 맞춰진 것이 차이점이다.

최초 SDN 개발을 지원했으며, 이후 니시라를 공동 창업한 닉 맥퀸 스탠포드 대학 교수는 이 기술의 선구자 중 한 명이다. 현재 약 60개 회사가 참여한 단체가 P4 프로그래밍 언어 지원 활동을 펼치고 있는데, 이 단체의 활동을 주도하는 스타트업 기업의 회장이 바로 맥퀸이다. 베어풋(Barefoot)이라는 이름의 이 기업은 P4를 처음 상용화 한 칩인 토피노(Tofino)를 개발한 기업이기도 하다.

이밖에 알리바바 그룹(Alibaba Group), AT&T, 시스코, 브로드콤(Broadcom), 브로케이드(Brocade), 델(Dell), 컴캐스트(Comcast), 폭스(Fox), 구글(Google), 골드만 삭스(Goldman Sachs), HPE, 화웨이(Huawei), 인텔(Intel), 마벨(Marvell), 쥬니퍼(Juniper), 멜라녹스(Mellanox), 마이크로소프트(Microsoft), 넷로놈(Netronome), 플럼그리드(Plumgrid), VM웨어 등이 참여하고 있다. 또 프린스턴과 코넬, 버지니아 대학 교수들도 동참하고 있다.

프로그래밍 네트워크 칩이 중요한 이유
프로그래밍 네트워크 칩이 필요한 이유는 무엇일까? 사실 이를 필요로 하지 않은 조직들이 많다. 케이스모어에 따르면, 인프라 스택의 각 계층을 맞춤화함으로써 효율성이 고도로 높은 데이터센터를 구축하려는 대형 클라우드 공급업체들이 이 트렌드를 견인하고 있다. 네트워킹 장치를 작동시키는 칩을 프로그래밍함으로써, 네트워킹 장치에 원하는 기능을 자유롭게 구현할 수 있기 때문이다.

이들 기업의 경우 장치를 공급하는 벤더가 제약이 되지 않는다. 또 훨씬 더 경제적인 방법이 있을 수 있다. 써드파티를 거치지 않고, 제조업체로부터 직접 필요한 부품을 조달할 수 있기 때문이다. 케이스모어는 "스택의 각 계층을 추상화 할 경우 최종 사용자에게 선택권이 생긴다"라고 설명했다.

베어풋 네트워크에 따르면, 프로그래밍이 가능한 데이터 플레인에는 장점이 많다.

- 쉽게 새 기능을 추가: 네트워크 실리콘 칩을 프로그래밍, (BGP, OSPF, Spanning Tree 등)새 프로토콜을 지원할 수 있다.

- 미사용 프로토콜을 제거: 칩에 새 네트워크 프로토콜을 설치할 수 있듯, 사용하지 않는 프로토콜을 제거해 사용자가 원하는 용도로 공간을 활용할 수 있다.

- 가시성 확대: P4를 이용하면 포워딩 장치에 규칙을 프로그래밍 할 수 있다. 예를 들어, 라우터나 스위치를 통과하는 각 패킷에 대한 태그를 생성할 수 있다. 즉 네트워크 엔지니어는 과거 어느 때보다 효과적으로 패킷 라우팅 경로를 파악, 네트워크 레이턴시를 확인할 수 있다.

네트워킹 팟캐스트인 패킷 푸시어스(Packet Pushers)를 진행하는 그렉 페로는 "기술력이 높은 일부 고객에게는 아주 유용한 장점들이다. 스위치를 원하는 것으로 바꿀 수 있기 때문이다"라고 말했다.

효율성도 높아진다. 베어풋에 따르면, P4 기반의 토피노 칩의 처리 능력은 초당 6.5 테라비트이다.

케이스모어는 아마존과 마이크로소프트, 구글, 페이스북 등 대형 클라우드 벤더들이 이 새로운 기능에 가장 큰 관심을 갖고 있다고 말했다. 그는 "과거에는 벤더가 이런 기능과 특징을 제공해야 했다. P4는 시장을 더욱 분화시킬 것이다. 칩 벤더나 사유 ASIC 공급업체가 특정 프로토콜을 지원하고, 포워딩 파라미터를 변경할 때까지 기다릴 필요가 없어졌다. 내부 구현이 가능해졌기 때문이다"라고 설명했다. 한편 P4가 부상하면서, 다른 네트워킹 실리콘 벤더들도 자신의 칩에 프로그래밍 기능을 도입하는 시도를 하고 있다.

일반 대기업에 갖는 의미
그렇다면 '보통' 네트워킹 고객들에게 갖는 의미는 뭘까? 케이스모어와 페로 모두 P4가 대부분의 엔터프라이즈 고객에게 그 즉시 영향을 가져오지는 않을 것이라고 전망했다. 일단 내부에 네트워킹 칩을 프로그래밍 할 전문가와 전문성이 있어야 한다. 그래야 네트워킹 스택을 맞춤화 해 활용할 수 있다. 

또 대다수 엔터프라이즈는 네트워킹 데이터 플레인을 프로그래밍 할 필요성이 그리 많지 않다. 현재 가용한 데이터 플레인 프로토콜에서 필요한 기능과 특징을 획득할 수 있기 때문이다. 완벽하지는 않더라도, 해야 할 일을 하는데에는 문제가 없는 것이다. 

그렇지만 네트워킹 시장의 성장은 대형 클라우드 공급업체에 달려 있으며, 이들의 필요 사항은 '보통' 엔터프라이즈와 다르다. 시장은 이들 대형 공급업체의 요구에 부응하는 새로운 방법을 만들어야 한다. 이러한 요구에는 네트워킹 스택의 지속적인 분리가 포함되어 있다.

ciokr@idg.co.kr



2017.02.02

P4 프로그래밍이란? SDN에 중요한 이유는?

Brandon Butler | Network World

라우터 및 스위치 내부의 칩을 대상으로 한 프로그래밍 언어가 네트워킹 스택을 한층 조밀하게 분화시키고 있다.



네트워킹 콘트롤 플레인(plane)과 데이터 플레인이 분리되면서 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 시대가 열렸다. 네트워킹 하드웨어에 얽매이지 않고 네트워크를 관리할 수 있게 된 것이다.

이로 인해 오버레이 콘트롤 플레인 소프트웨어 시장이 출현했다. VM웨어에 매각되어 지금은 NSX로 이름이 바뀐 니시라(Nicira), 시스코 ACI(Cisco ACI) 같은 회사들이 활약하는 시장이다. 그러나 IDC 데이터센터 연구디렉터인 브래드 케이스모어에 따르면, 실제 네트워크 패킷 전송이 발생하는 장소인 데이터 플레인 분야에서는 아직까지 큰 혁신이 없다.

최근 SDN 최초 개발자 중 일부가 라우터와 스위치를 위한 새로운 고수준 프로그래밍 언어인 P4를 개발했다. 케이스모어는 "전체 스택을 프로그래밍 가능한 '실리콘'으로 구현시키는 것"이라고 설명했다.

P4에 대해 알아야 할 것들
P4는 최종 사용자가 네트워킹 장치의 작동 방식을 규정할 수 있게 해주는 오픈소스 프로그래밍 언어다. 스위치와 라우터, 네트워크 인터페이스 카드 등 네트워크 포워딩 장치의 실리콘 연산 칩을 제어한다.

오늘날의 네트워크 펑션이 특정 방식으로 패킷을 포워딩 하는 고정된 기능의 스위치를 활용해 '상향식'으로 구성된 반면, 프로그래밍 가능한 네트워크는 사용자가 원하는 기능을 설치하기 위해 하향식으로 제어될 수 있다. 오픈플로우(OpenFlow) 오픈소스 콘트롤 플레인과 동일하다. 그러나 데이터 플레인 계층에 초점이 맞춰진 것이 차이점이다.

최초 SDN 개발을 지원했으며, 이후 니시라를 공동 창업한 닉 맥퀸 스탠포드 대학 교수는 이 기술의 선구자 중 한 명이다. 현재 약 60개 회사가 참여한 단체가 P4 프로그래밍 언어 지원 활동을 펼치고 있는데, 이 단체의 활동을 주도하는 스타트업 기업의 회장이 바로 맥퀸이다. 베어풋(Barefoot)이라는 이름의 이 기업은 P4를 처음 상용화 한 칩인 토피노(Tofino)를 개발한 기업이기도 하다.

이밖에 알리바바 그룹(Alibaba Group), AT&T, 시스코, 브로드콤(Broadcom), 브로케이드(Brocade), 델(Dell), 컴캐스트(Comcast), 폭스(Fox), 구글(Google), 골드만 삭스(Goldman Sachs), HPE, 화웨이(Huawei), 인텔(Intel), 마벨(Marvell), 쥬니퍼(Juniper), 멜라녹스(Mellanox), 마이크로소프트(Microsoft), 넷로놈(Netronome), 플럼그리드(Plumgrid), VM웨어 등이 참여하고 있다. 또 프린스턴과 코넬, 버지니아 대학 교수들도 동참하고 있다.

프로그래밍 네트워크 칩이 중요한 이유
프로그래밍 네트워크 칩이 필요한 이유는 무엇일까? 사실 이를 필요로 하지 않은 조직들이 많다. 케이스모어에 따르면, 인프라 스택의 각 계층을 맞춤화함으로써 효율성이 고도로 높은 데이터센터를 구축하려는 대형 클라우드 공급업체들이 이 트렌드를 견인하고 있다. 네트워킹 장치를 작동시키는 칩을 프로그래밍함으로써, 네트워킹 장치에 원하는 기능을 자유롭게 구현할 수 있기 때문이다.

이들 기업의 경우 장치를 공급하는 벤더가 제약이 되지 않는다. 또 훨씬 더 경제적인 방법이 있을 수 있다. 써드파티를 거치지 않고, 제조업체로부터 직접 필요한 부품을 조달할 수 있기 때문이다. 케이스모어는 "스택의 각 계층을 추상화 할 경우 최종 사용자에게 선택권이 생긴다"라고 설명했다.

베어풋 네트워크에 따르면, 프로그래밍이 가능한 데이터 플레인에는 장점이 많다.

- 쉽게 새 기능을 추가: 네트워크 실리콘 칩을 프로그래밍, (BGP, OSPF, Spanning Tree 등)새 프로토콜을 지원할 수 있다.

- 미사용 프로토콜을 제거: 칩에 새 네트워크 프로토콜을 설치할 수 있듯, 사용하지 않는 프로토콜을 제거해 사용자가 원하는 용도로 공간을 활용할 수 있다.

- 가시성 확대: P4를 이용하면 포워딩 장치에 규칙을 프로그래밍 할 수 있다. 예를 들어, 라우터나 스위치를 통과하는 각 패킷에 대한 태그를 생성할 수 있다. 즉 네트워크 엔지니어는 과거 어느 때보다 효과적으로 패킷 라우팅 경로를 파악, 네트워크 레이턴시를 확인할 수 있다.

네트워킹 팟캐스트인 패킷 푸시어스(Packet Pushers)를 진행하는 그렉 페로는 "기술력이 높은 일부 고객에게는 아주 유용한 장점들이다. 스위치를 원하는 것으로 바꿀 수 있기 때문이다"라고 말했다.

효율성도 높아진다. 베어풋에 따르면, P4 기반의 토피노 칩의 처리 능력은 초당 6.5 테라비트이다.

케이스모어는 아마존과 마이크로소프트, 구글, 페이스북 등 대형 클라우드 벤더들이 이 새로운 기능에 가장 큰 관심을 갖고 있다고 말했다. 그는 "과거에는 벤더가 이런 기능과 특징을 제공해야 했다. P4는 시장을 더욱 분화시킬 것이다. 칩 벤더나 사유 ASIC 공급업체가 특정 프로토콜을 지원하고, 포워딩 파라미터를 변경할 때까지 기다릴 필요가 없어졌다. 내부 구현이 가능해졌기 때문이다"라고 설명했다. 한편 P4가 부상하면서, 다른 네트워킹 실리콘 벤더들도 자신의 칩에 프로그래밍 기능을 도입하는 시도를 하고 있다.

일반 대기업에 갖는 의미
그렇다면 '보통' 네트워킹 고객들에게 갖는 의미는 뭘까? 케이스모어와 페로 모두 P4가 대부분의 엔터프라이즈 고객에게 그 즉시 영향을 가져오지는 않을 것이라고 전망했다. 일단 내부에 네트워킹 칩을 프로그래밍 할 전문가와 전문성이 있어야 한다. 그래야 네트워킹 스택을 맞춤화 해 활용할 수 있다. 

또 대다수 엔터프라이즈는 네트워킹 데이터 플레인을 프로그래밍 할 필요성이 그리 많지 않다. 현재 가용한 데이터 플레인 프로토콜에서 필요한 기능과 특징을 획득할 수 있기 때문이다. 완벽하지는 않더라도, 해야 할 일을 하는데에는 문제가 없는 것이다. 

그렇지만 네트워킹 시장의 성장은 대형 클라우드 공급업체에 달려 있으며, 이들의 필요 사항은 '보통' 엔터프라이즈와 다르다. 시장은 이들 대형 공급업체의 요구에 부응하는 새로운 방법을 만들어야 한다. 이러한 요구에는 네트워킹 스택의 지속적인 분리가 포함되어 있다.

ciokr@idg.co.kr

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