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openstack網路模式之vlan分析

阿新 • • 發佈：2019-02-20
 openstack neutron中定義了四種網路模式：
  1. # tenant_network_type = local
  2. # tenant_network_type = vlan   
  3. # Example: tenant_network_type = gre
  4. # Example: tenant_network_type = vxlan
   本文主要以vlan為例，並結合local來詳細的分析下openstack的網路模式。

1. local模式
  此模式主要用來做測試，只能做單節點的部署（all-in-one），這是因為此網路模式下流量並不能通過真實的物理網絡卡流出，即neutron的integration bridge並沒有與真實的物理網絡卡做mapping，只能保證同一主機上的vm是連通的，具體參見RDO和neutron的配置檔案。


（1）RDO配置檔案（answer.conf）
  主要看下面紅色的配置項，預設為空。
  • CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS
   openswitch預設的網橋的對映到哪，即br-int對映到哪。 正式由於br-int沒有對映到任何bridge或interface，所以只能br-int上的虛擬機器之間是連通的。
  • CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES
流量最後從哪塊物理網絡卡流出配置項
  1. # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,
  2. # gre)
  3. CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=local

  4. # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch
  5. # plugin (eg. physnet1:1:4094,physnet2,physnet3:3000:3999)
  6. CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=
  7. # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron
  8. # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3
  9. # :br-eth3)
  10. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS
    =
  11. # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface
  12. # pairs. The interface will be added to the associated bridge.
  13. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=
（2）neutron配置檔案（/etc/neutron/plugins/openvswitch/ovs_neutron_plugin.ini）
  1. [ovs]
  2. # (StrOpt) Type of network to allocate for tenant networks. The
  3. # default value 'local' is useful only for single-box testing and
  4. # provides no connectivity between hosts. You MUST either change this
  5. # to 'vlan' and configure network_vlan_ranges below or change this to
  6. # 'gre' or 'vxlan' and configure tunnel_id_ranges below in order for
  7. # tenant networks to provide connectivity between hosts. Set to 'none'
  8. # to disable creation of tenant networks.
  9. #
  10. tenant_network_type = local
RDO會根據answer.conf中local的配置將neutron中open vswitch配置檔案中配置為local

2. vlan模式
  大家對vlan可能比較熟悉，就不再贅述，直接看RDO和neutron的配置檔案。
（1）RDO配置檔案
  1. # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,
  2. # gre)
  3. CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=vlan   //指定網路模式為vlan
  4. # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch
  5. # plugin (eg. physnet1:1:4094,physnet2,physnet3:3000:3999)
  6. CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=physnet1:100:200     //設定vlan ID value為100~200
  7. # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron
  8. # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3
  9. # :br-eth3)
  10. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1  //設定將br-int對映到橋br-eth1（會自動建立phy-br-eth1和int-br-eth1來連線br-int和br-eth1）
  11. # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface
  12. # pairs. The interface will be added to the associated bridge.
  13. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=br-eth1:eth1     //設定eth0橋接到br-eth1上，即最後的網路流量從eth1流出 (會自動執行ovs-vsctl add br-eth1 eth1)
    此配置描述的網橋與網橋之間，網橋與網絡卡之間的對映和連線關係具體可結合 《圖1 vlan模式下計算節點的網路裝置拓撲結構圖》和 《圖2  vlan模式下網路節點的網路裝置拓撲結構圖 》來理解。
思考：很多同學可能會碰到一場景：物理機只有一塊網絡卡，或有兩塊網絡卡但只有一塊網絡卡連線有網線
   此時，可以做如下配置
(2)單網絡卡：
  1. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth0    //設定將br-int對映到橋br-eth10
  2. # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface
  3. # pairs. The interface will be added to the associated bridge.
  4. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=                     //配置為空
    這個配置的含義是將br-int對映到br-eth0，但是br-eth0並沒有與真正的物理網絡卡繫結，這就需要你事先在所有的計算節點（或網路節點）上事先建立好br-eth0橋，並將eth0新增到br-eth0上，然後在br-eth0上配置好ip，那麼RDO在安裝的時候，只要建立好br-int與br-eth0之間的連線，整個網路就通了。
  此時如果網路節點也是單網絡卡的話，可能就不能使用float ip的功能了。
（3）雙網絡卡，單網線
  1. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1    //設定將br-int對映到橋br-eth1
  2. # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface
  3. # pairs. The interface will be added to the associated bridge.
  4. CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=eth1                     //配置為空
 還是預設都配置到eth1上，然後通過iptables將eth1的流量forward到eth0（沒有試驗過，不確定是否可行）

3. vlan網路模式詳解
                                                    圖1 vlan模式下計算節點的網路裝置拓撲結構圖

首先來分析下vlan網路模式下，計算節點上虛擬網路裝置的拓撲結構。
（1）qbrXXX 等裝置
     前面已經講過，主要是因為不能再tap裝置vnet0上配置network ACL rules而增加的
（2）qvbXXX/qvoXXX等裝置
    這是一對veth pair devices，用來連線bridge device和switch，從名字猜測下：q-quantum, v-veth, b-bridge, o-open vswitch(quantum年代的遺留)。
（3） int-br-eth1和phy-br-eth1
   這也是一對veth pair devices，用來連線br-int和br-eth1, 另外，vlan ID的轉化也是在這執行的，比如從int-br-eth1進來的packets，其vlan id=101會被轉化成1，同理，從phy-br-eth1出去的packets，其vlan id會從1轉化成101
（4）br-eth1和eth1
  packets要想進入physical network最後還得到真正的物理網絡卡eth1，所以add eth1 to br-eth1上，整個鏈路才完全打通

                      圖2  vlan模式下網路節點的網路裝置拓撲結構圖

網路節點與計算節點相比，就是多了external network，L3 agent和dhcp agent。
（1）network namespace
    每個L3 router對應一個private network，但是怎麼保證每個private的ip address可以overlapping而又不相互影響呢，這就利用了linux kernel的network namespace
（2）qr-YYY和qg-VVV等裝置 （q-quantum, r-router, g-gateway）
   qr-YYY獲得了一個internal的ip，qg-VVV是一個external的ip，通過iptables rules進行NAT對映。
思考：phy-br-ex和int-br-ex是幹啥的？
  堅持"所有packets必須經過物理的線路才能通"的思想，雖然 qr-YYY和qg-VVV之間建立的NAT的對映，歸根到底還得通過一條物理鏈路，那麼phy-br-ex和int-br-ex就建立了這條物理鏈路

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