OpenStack計算節點上虛擬網路（Neutron）詳解
場景（一個租戶，兩個網路，一個路由，內部網路使用GRE，Libvirt VIF Driver使用LibvirtHybridOVSBridgeDriver）：
場景一虛擬網路拓撲
Figure 11 場景一虛擬網路拓撲
如圖我們有一個外網（External Network），IP段為172.16.0.0/16，兩個內網，分別是Internal：10.18.0.0/24，和Internal2：10.22.22.0/24，值得注意的是這是兩個網路（network），而不是子網（subnet）。
在這個場景下，計算節點的內部應當是這樣的：
計算節點網路連線原理
下面我將解釋如何得到這幅圖。首先我們看下我們的虛擬機器在libvirt的名稱，通過 nova show 命令我們大概可以獲得像這樣輸出（擷取前半部分）：
|
+--------------------------------------+------------------------------- | | Property | Value | +--------------------------------------+------------------------------- | Internal network | 10.18.0.3, 172.16.19.232 | | OS-DCF:diskConfig | MANUAL | | OS-EXT-AZ:availability_zone | nova | | OS-EXT-SRV-ATTR:host | compute1 | | OS-EXT-SRV-ATTR:hypervisor_hostname | compute1 | | OS-EXT-SRV-ATTR:instance_name | instance-0000001e | |
我們看到這臺虛擬機器被部署在compute1節點上，instance_name為instance-0000001e，我們上compute1節點使用virsh dumpxml將instance-0000001e的資訊打印出來（擷取網路相關）：
| <interface type='bridge'><mac address='fa:16:3e:e9:26:5a'/> <source bridge='qbr48e06cd2-60'/> <target dev='tap48e06cd2-60'/> <model type='virtio'/> <alias name='net0'/> <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/> </interface> |
在這裡我們看到這臺虛擬機器的網路裝置是tap48e06cd2-60，而且似乎連到了qbr48e06cd2-60上，讓我們用brctl show再看下（擷取相關部分）：
| qbr48e06cd2-60 8000.bed5536ff312 no qvb48e06cd2-60tap48e06cd2-60 |
看到這裡網橋qbr48e06cd2-60上接了兩個介面，qvb48e06cd2-60和tap48e06cd2-60，其中的tap裝置是我們虛擬機器使用的虛擬網路裝置，那qvb48e06cd2-60是什麼？我們先用lshw –class network把所有網路裝置打印出來（擷取相關部分）：
| *-network:5description: Ethernet interface physical id: 7 logical name: qvb48e06cd2-60 serial: be:d5:53:6f:f3:12 size: 10Gbit/s capabilities: ethernet physical configuration: autonegotiation=off broadcast=yes driver=veth driverversion=1.0 duplex=full firmware=N/A link=yes multicast=yes port=twisted pair promiscuous=yes speed=10Gbit/s |
我們注意到這裡顯示這個裝置的driver是veth，而veth總是成對出現的，我們用ethtool -S 看下這個veth的另一端連到了那裡：
| # ethtool -S qvb48e06cd2-60NIC statistics: peer_ifindex: 16 |
OK，看下16號是哪個裝置，ip link（擷取相關部分）：
| 16: qvo48e06cd2-60: <BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000link/ether aa:c0:0f:d2:e2:43 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff |
通過上面兩個步驟我們已經知道了這對從虛擬機器的網路裝置到veth pair這個流程，這個過程在官方文件中針對不同的 Libvirt VIF Driver有不同的簡單的描述，見 https://wiki.openstack.org/wiki/LibvirtVIFDrivers 。
下面應該是連到Open vSwitch上吧，讓我們驗證下：
# ovs-vsctl show
1910d375-2692-4214-acdf-d364382c25a4
Bridge br-int
Port br-int
Interface br-int
type: internal
Port patch-tun
Interface patch-tun
type: patch
options: {peer=patch-int}
Port "qvo48e06cd2-60"
tag: 1
Interface "qvo48e06cd2-60"
Port "qvodfdc29e2-9a"
tag: 2
Interface "qvodfdc29e2-9a"
Port "qvo18cec000-80"
tag: 2
Interface "qvo18cec000-80"
Port "qvob86d15f1-8f"
tag: 1
Interface "qvob86d15f1-8f"
Bridge br-tun
Port br-tun
Interface br-tun
type: internal
Port patch-int
Interface patch-int
type: patch
options: {peer=patch-tun}
Port "gre-1"
Interface "gre-1"
type: gre
options: {in_key=flow, local_ip="192.168.10.11", out_key=flow, remote_ip="192.168.10.10"}
ovs_version: "1.11.0"果然qvo48e06cd2-60是連到了br-int上， OpenStack採用這麼複雜的機制，而不是把tap裝置直接連到Open vSwitch上，這與安全組有關，將在3.2.4基於iptables的Security Group介紹。
在研究到OVS內部前，我們先注意下在poty “qvo48e06cd2-60”下有一個“tag: 1”，這個tag是Open vSwitch用來區分不同子網的。在這裡，tag1表示我們的10.18.0.0/24子網，tag2表示10.22.22.0/24子網。
br-int和br-tun通過patch連線，在官方文件上patch的介紹並不多，但一旦兩個OVS網橋通過網橋連線，這兩個網橋將近乎為同一個網橋，參考資料見： Open vSwitch FAQ 和 Connecting OVS Bridges with Patch Ports 。
首先看下bt-int的流表規則：
| # ovs-ofctl dump-flows br-intNXST_FLOW reply (xid=0×4):
cookie=0×0, duration=246746.016s, table=0, n_packets=702, n_bytes=78521, idle_age=1324, hard_age=65534, priority=1 actions=NORMAL |
只有一個NORMAL的動作，在Open vSwitch的官方文件裡解釋為將包以傳統的，非OpenFlow的方式進行交換，也就是說效果和沒設定OpenFlow規則一樣（見 Open vSwitch Advanced Features Tutorial ）。那麼我們分析br-tun的流表規則，首先在計算節點上用ovs-ofctl dump-ports-desc檢視br-tun上所有介面：
| OFPST_PORT_DESC reply (xid=0x2):1(patch-int): addr:ea:a2:71:f5:9f:ad config: 0 state: 0 speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max 2(gre-1): addr:d6:89:b0:03:d2:72 config: 0 state: 0 speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max LOCAL(br-tun): addr:9a:49:9a:35:d1:4e config: 0 state: 0 speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max |
然後用ovs-ofctl dump-flows或者EasyOVS檢視br-tun的流表規則（這裡使用EasyOVS使排版相對好看）：
|
ID TAB PKT PRI MATCH ACT 0 0 339 1 in=1 resubmit(,1) 1 0 285 1 in=2 resubmit(,2) 2 0 3 0 * drop 3 1 216 0 dl_dst=00:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00 resubmit(,20) 4 1 123 0 dl_dst=01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00 resubmit(,21) 5 10 363 1 * learn(table=20,hard_timeout=300,priority=1,NXM_OF_VLAN_TCI[0..11],NXM_OF_ETH_DST[]=NXM_OF_ETH_SRC[],load:0->NXM_OF_VLAN_TCI[],load:NXM_NX_TUN_ID[]->NXM_NX_TUN_ID[],output:NXM_OF_IN_PORT[]),output:1 6 2 341 1 tun_id=0x2 mod_vlan_vid:1,resubmit(,10) 7 2 17 1 tun_id=0x3 mod_vlan_vid:2,resubmit(,10) 8 2 3 0 * drop 9 20 0 0 * resubmit(,21) 10 21 3 1 vlan=2 strip_vlan,set_tunnel:0x3,output:2 11 21 16 1 vlan=1 strip_vlan,set_tunnel:0x2,output:2 12 21 4 0 * drop 13 3 0 0 * drop |
這裡為了好看只顯示了ID、表名、計數器、匹配規則和行為。先看這幾條流：0、3、4、9、10、11、12，這些流定義了從br-int進入的包的行為，逐條從上往下看：
| 0. 表0：當匹配到從port 1（patch-int）進入的包時，提交給表1繼續匹配；3. 表1：當目標MAC地址為單播地址時，提交給表20繼續匹配；
4. 表1：當目標MAC地址為多播/廣播地址時，提交給表21繼續匹配；、 9. 表20：提交給21繼續匹配（這個表並非只是轉發，當OVS根據表10動態建立自動學習的規則時，會新增到表20，比如下面這條流表規則是自動建立的目標MAC地址為路由的規則：“cookie = 0×0, duration = 11.099s, table = 20, n_packets = 45, n_bytes = 6132, hard_timeout = 300, idle_age = 3, hard_age = 2, priority = 1,vlan_tci = 0×0001/0x0fff,dl_dst = fa:16:3e:a1:3f:19 actions = load:0 -> NXM_OF_VLAN_TCI[], load:0×2 -> NXM_NX_TUN_ID[], output:2”）； 10. 表21：當目標VLan標籤為2時，剝去VLan標籤，然後將Tunnel Key設定為3（GRE通道的Key，詳見 rfc2890 的相關描述）並從port 2（gre-1）發出去； 11. 表21：當目標VLan標籤為1時，剝去VLan標籤，然後將Tunnel Key設定為2並從port 2（gre-1）發出去； 12. 表21：對沒成功匹配的包，丟棄。 |
再看1、6、7、5，這幾個流定義了來自GRE通道（Network節點）的包的行為：
| 1. 表0：當匹配到從port 2（gre-1）進入的包時，提交給表2繼續匹配；6. 表2：當Tunnel Key為2時，新增VLan tag 1，提交給表10繼續匹配；
7. 表2：當Tunnel Key為3時，新增VLan tag 2，提交給表10繼續匹配； 5. 表10：首先從報文中學習VLan、MAC等資訊並把規則新增表20，然後再從port 1（patch-int）發出去。 |
至此，計算節點的網路分析已經基本完成。後面到網路節點的連線等主要涉及到3層路由，暫且不表。
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