快適10GbE環境に向けて -SW編-

こんにちは。PIC MANです。

タイトルの通り、家の回線環境を見直して10GbE化しようという話です。

10Gもの帯域がいるか？と言われたら正直オーバーだとは思いますが、とりあえずNICが10Gでリンクアップしているの見たくないですか？マネージドなスイッチとかで遊んでみたくないですか？無駄に光ファイバーで通信したくないですか？という感じです。

実際のところ私の家ではNASを使っていて、そこに様々なファイルはもちろん仮想マシンやらなんやらも動いているので割と1GbEではネットワークがボトルネックになってしまうことが多いです。また一般家庭での有線LANは長らく1GBit/sが上限となっていましたのでそろそろ新しい時代が来るだろうと思い、先乗りすることにしました。最近はau光やnuro光も10G対応回線がありますし、期待ですね。

今回は10Gで通信できるスイッチ(SW)を用意しました。また私のNASはリンクアグリゲーションが可能なので、対応したマネージドスイッチを選び、設定してみました。PC用の10GbE対応ネットワークインターフェースカードを買った話は次回します。

Allied Telesis x510-28GTX

今年のGWあたりに一部界隈で例のスイッチと呼ばれ盛り上がりを見せたSWです。24ポートの1GbE RJ-45に加え10Gで通信できるSFP+ポートを4つ備えたスペックにも関わらず秋葉原で当初3000円ほどで投げ売りされていた製品です。現在もヤフオクなどでちょこちょこ出品されており今回5000円ほどで入手しました。

セットアップ

x510を使えるようにする

手始めにスイッチから入れ替えるようにしました。現在使っているスイッチはよくあるやっすいポート数増やすだけの機能しかないやつなので単純に差し替えました。

ファンを換装（結局戻した）

電源を入れてみると爆音でファンが回転し、とりあえずスイッチングはされていることが確認できました。事前にググった情報にもファンがうるさいとあったので静音ファンを買っておいてあり、入れ替えました。

もちろんサポートの保証シールをガン無視して蓋を開けることになるのですが、中古なので気にしません。しかしケチって回転数制御機能のない静音ファンを買ってしまい、確かに多少うるさくはなくなったもの家庭で使う機器の発するレベルの音ではありませんでした。頑張っているときのPS4 proくらいの音がします。なので最終的に純正のファンに戻し、回転数をいじる方向で解決しました。こちらのほうが静かです。

ハズレのコンソールケーブルを引いた

さてとりあえず電源は入り、スイッチングもしているのでコンソールに入ろうとしたところ、コンソールからなにも出力されない現象に遭遇しました 。

使っていたRJ-45 to USBのコンソールケーブルはアマゾンで売っているCisco互換のものを購入し利用しましたがブートログすら出ず困り果てました。レビューにはアライド製品でも動いたとあったのですっかり安心して買いましたがコレは予想外。

とりあえずコンソールのピンアサインを調べ、TXの部分をオシロスコープにつないでみると負電圧を吐いていました。電源投入直後にブートログが出力されていると思われる時間に矩形波が出ており、コンソールから RS232レベルでの信号は出ていると思われます。つまり初期不良のコンソールケーブルを引いてしまったと…

手持ちに他のコンソールケーブルはなく、COMポートも無いのでどうしたものか。しかしせっかく面白い機材が手に入ったので今すぐ遊びたい。というわけで再度x510の天板を外しコンソール周辺の基板を眺めてみたところ、RJ45の口のすぐ下にSP3222Eというチップを見つけました。データシートを見てみるとこれはRS-232 Transceiversと書かれています。つまりこのチップへの入力をたどるとマザボからのTTLレベルの通信に割り込めそうです。

7セグやRJ45の口が乗った小さい基板を外すと7本のピンが立っており、ピンアサインは下図のようになっていることがわかりました。

シルク印刷の7側のピンがGND、一つ飛ばして6がRX, 5がTXです。ここから配線を伸ばし、手持ちのロジアナにつないであげると…

• 

• 

何かしらの文字が出力されています、あっさいごに「login:」って書いてありますね。というわけでコンソールにアクセスすることができました。

とりあえずロジアナからUSBシリアル変換器に繋ぎ変えてログインし、IPアドレスを振りSSHの設定を済ませました。これでコンソールとはおさらばです。

NASとSW間でリンクアグリゲーション（LAG）を設定する

とりあえずスイッチの導入はできたので早速LAGの設定をしてみました。LAGはポートトランキングやらチーミングやら様々な呼び方があるようですが、いまいち使い分けがわかりません。宗派の問題なのでしょうか（？）

LAGとは

LAGについてはNETGEARのこのページにわかりやすくまとまっていました。かんたんに説明すると、同じ機器とスイッチ間に複数のLANケーブルを接続し、その分帯域を増やすことができるということです（未対応の機器だとネットワークがループしてしまい障害の原因となりますので気をつけましょう）。プロトコルとしては802.3adと呼ばれているものを利用しているそうです。

また個人的なポイントとして、

• 帯域は（接続したLANケーブルの本数）倍になるが、シングルセッションの最高速度は1本のときと同じ
• ダイナミックとスタティックの２種類の方式が存在

が挙げられるかなと思います。特に1番目のは重要で、 複数のPCから同時アクセスしたときは並列に処理できるよ～ということです。言い返せば。、例えば大きなファイルを1:1で転送しようとしても、結局1Gbit/sしか出ないということです。

LAGの設定

今回はNAS（QNAP TS251+）とx510の双方が自動的にネゴってくれるLACPに対応していたのでこの方式で設定します。

NASは2ポートのLANを備えているので、それらをスイッチの15, 16番ポートに繋ぐように設定しました。

スイッチ（x510）側

参考資料は公式のドキュメントです。コンソールに入り、以下のコマンドを打ちました。

Allied_x510> enable
Allied_x510# configure terminal 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Allied_x510(config)# interface port1.0.15-port1.0.16
Allied_x510(config-if)# channel-group 1 mode active
Allied_x510(config-if)# exit
Allied_x510(config)# exit
Allied_x510# write memory 

特権モードに入ってからグローバルコンフィグモードに入り、LAGの設定をして保存するだけです。かんたんですね。

NAS(TS251+)側

参考資料は公式のドキュメントです。こちらはかなり前のバージョンの資料しか見当たりませんでした。QTS ver 4.3.6での手順を残しておきます。

1. WEBコンソールにログイン
2. 「ネットワークと仮想スイッチ」を開く
3. 左ペインの「インターフェイス」を開く
4. 「＋ポートトランキング」を開く
5. 「追加」をクリック

続きは下図のように指定しました。

最後に「適用」をクリックして完了です。

設定が済みましたら、LANケーブルを２本接続すると…

2Gbpsでリンクアップしている事がわかります。

おわりに

今回はハズレのコンソールケーブルを引いたことでかなり遠回りして時間を浪費していしまいました。はじめはx510のほうがおかしいのかと思って焦りましたがケーブルのほうが原因で良かったです。

その後x510は順調に動いてくれていますが、やはりファンの音が少し気になりますね。放熱板を大きくするか、より静音なファンを見つけるかしたいです。

次回は10GのNICを用意してスイッチ-PC間を10Gでリンクアップさせたいと思います。