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小編今天帶大家了解如何深入理解openstack網(wǎng)絡架中的Basic Use Cases ，文中知識點介紹的非常詳細。覺得有幫助的朋友可以跟著小編一起瀏覽文章的內容，希望能夠幫助更多想解決這個問題的朋友找到問題的答案，下面跟著小編一起深入學習“如何深入理解openstack網(wǎng)絡架中的Basic Use Cases ”的知識吧。
我們將用3個簡單的use case，展示這些基本網(wǎng)絡組件如何以工作從而實現(xiàn)openstack的SDN方案。
在這些use case中，我們會了解整個網(wǎng)絡配置和他們如何一起運行。use case如下：
創(chuàng)建網(wǎng)絡——我們創(chuàng)建網(wǎng)絡時，發(fā)生了什么。如何創(chuàng)建多個隔離的網(wǎng)絡。
創(chuàng)建虛擬機——一旦我們有了網(wǎng)絡，我們可以創(chuàng)建虛擬機并將其接入網(wǎng)絡。
虛擬機的DHCP請求——opensack可以自動為虛擬機配置IP。通過openstack neutron控制的DHCP服務完成。我們來了解這個服務如何運行，DHCP請求和回應是什么樣子的？
這篇文章中，我們會展示網(wǎng)絡連接的原理，我們會了解網(wǎng)絡包如何從A到B。我們先了解已經(jīng)完成的網(wǎng)絡配置是什么樣子的？然后我們討論這些網(wǎng)絡配置是如何以及何時創(chuàng)建的？我個人認為，通過例子和具體實踐看到真實的網(wǎng)絡接口如何工作以及如何將他們連接起來是非常有價值的。然后，一切真相大白，我們知道網(wǎng)絡連接如何工作，在后邊的文章中，我將進一步解釋neutron如何配置這些組件，從而提供這樣的網(wǎng)絡連接能力。
我推薦在你自己的環(huán)境上嘗試這些例子或者使用Oracle Openstack Tech Preview。完全理解這些網(wǎng)絡場景，對我們調查openstack環(huán)境中的網(wǎng)絡問題非常有幫助。
創(chuàng)建network的操作非常簡單。我們可以使用GUI或者命令行完成。openstack的網(wǎng)絡僅供創(chuàng)建該網(wǎng)絡的租戶使用。當然如果這個網(wǎng)絡是“shared”，它也可以被其他所有租戶使用。一個網(wǎng)絡可以有多個subnets，但是為了演示目的和簡單，我們僅為每一個network創(chuàng)建一個subnet。通過命令行創(chuàng)建network：
# neutron net-create net1 Created a new network: +---------------------------+--------------------------------------+ | Field | Value | +---------------------------+--------------------------------------+ | admin_state_up | True | | id | 5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c | | name | net1 | | provider:network_type | vlan | | provider:physical_network | default | | provider:segmentation_id | 1000 | | shared | False | | status | ACTIVE | | subnets | | | tenant_id | 9796e5145ee546508939cd49ad59d51f | +---------------------------+--------------------------------------+
為這個network創(chuàng)建subnet:：
# neutron subnet-create net1 10.10.10.0/24
Created a new subnet:
+------------------+------------------------------------------------+
| Field | Value |
+------------------+------------------------------------------------+
| allocation_pools | {"start": "10.10.10.2", "end": "10.10.10.254"} |
| cidr | 10.10.10.0/24 |
| dns_nameservers | |
| enable_dhcp | True |
| gateway_ip | 10.10.10.1 |
| host_routes | |
| id | 2d7a0a58-0674-439a-ad23-d6471aaae9bc |
| ip_version | 4 |
| name | |
| network_id | 5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c |
| tenant_id | 9796e5145ee546508939cd49ad59d51f |
+------------------+------------------------------------------------+
現(xiàn)在我們有了一個network和subnet，網(wǎng)絡拓撲像這樣：
現(xiàn)在讓我們深入看下到底發(fā)生了什么？在控制節(jié)點，我們一個新的namespace被創(chuàng)建：
# ip netns list qdhcp-5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c
這個namespace的名字是qdhcp- (參見上邊),讓我們深入namespace中看看有什么？
# ip netns exec qdhcp-5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c ip addr 1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 12: tap26c9b807-7c: mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN link/ether fa:16:3e:1d:5c:81 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 10.10.10.3/24 brd 10.10.10.255 scope global tap26c9b807-7c inet6 fe80::f816:3eff:fe1d:5c81/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever
我們發(fā)下在namespace下有兩個網(wǎng)絡接口，一個是loop設備，另一個叫“tap26c9b807-7c”。這個接口設置了IP地址10.10.10.3，他會接收dhcp請求（后邊會講）。接下來我們來跟蹤下“tap26c9b807-7c”的網(wǎng)絡連接性。我們從OVS上看下這個接口所連接的OVS網(wǎng)橋"br-int"。
# ovs-vsctl show 8a069c7c-ea05-4375-93e2-b9fc9e4b3ca1 Bridge "br-eth3" Port "br-eth3" Interface "br-eth3" type: internal Port "eth3" Interface "eth3" Port "phy-br-eth3" Interface "phy-br-eth3" Bridge br-ex Port br-ex Interface br-ex type: internal Bridge br-int Port "int-br-eth3" Interface "int-br-eth3" Port "tap26c9b807-7c" tag: 1 Interface "tap26c9b807-7c" type: internal Port br-int Interface br-int type: internal ovs_version: "1.11.0"
由上可知，veth pair的兩端“int-br-eth3” 和 "phy-br-eth3"，這個veth pari連接兩個OVS網(wǎng)橋"br-eth3"和"br-int"。上一篇文章中，我們解釋過如何通過ethtool命令查看veth pairs的兩端。就如下邊的例子：
# ethtool -S int-br-eth3 NIC statistics: peer_ifindex: 10 . . #ip link . . 10: phy-br-eth3: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000 . .
注意“phy-br-eth3”連接到網(wǎng)橋"br-eth3"，這個網(wǎng)橋的一個網(wǎng)口是物理網(wǎng)卡eth3。這意味著我們創(chuàng)建的網(wǎng)絡創(chuàng)建了一個連接到了物理網(wǎng)卡eth3的namespace。eth3所在的虛擬機網(wǎng)絡會連接所有的虛擬機的。
Openstack支持創(chuàng)建多個隔離的網(wǎng)絡，也可以使用多種機制完成網(wǎng)絡間的彼此隔離。這些隔離機制包括VLANs/VxLANs/GRE tunnels，這個在我們部署openstack環(huán)境時配置。本文中我們選擇了VLANs。當使用VLAN標簽作為隔離機制，Neutron會從預定義好的VLAN池中選擇一個VLAN標簽，并分配給一個新創(chuàng)建的network。通過分配VLAN標簽給network，Neutron允許在一個物理網(wǎng)卡上創(chuàng)建多個隔離的網(wǎng)絡。與其他的平臺的最大的區(qū)別是，用戶不需要負責管理VLAN如何分配給networks。Neutron會負責管理分配VLAN標簽，并負責回收。在我們的例子中，net1使用VLAN標簽1000，這意味著連接到該網(wǎng)絡的虛擬機，發(fā)出的包會被打上VLAN標簽1000然后發(fā)送到物理網(wǎng)絡中。對namespace也是同樣的，如果我們希望namespace連接到某個特定網(wǎng)絡，我們需要確保這個namespace發(fā)出的/接收的包被正確的打上了標簽。
在上邊的例子中，namespace中的網(wǎng)絡接口“tap26c9b807-7c”被分配了VLAN標簽1。如果我們從OVS觀察下，會發(fā)現(xiàn)VLAN1會被改為VLAN1000，當包進入eth3所在的uxniji網(wǎng)絡。反之亦然。我們通過OVS的dump-flows命令可以看到進入虛擬機網(wǎng)絡的網(wǎng)絡包在br-eth3上進行了VLAN標簽的修改:
# ovs-ofctl dump-flows br-eth3 NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=18669.401s, table=0, n_packets=857, n_bytes=163350, idle_age=25, priority=4,in_port=2,dl_vlan=1 actions=mod_vlan_vid:1000,NORMAL cookie=0x0, duration=165108.226s, table=0, n_packets=14, n_bytes=1000, idle_age=5343, hard_age=65534, priority=2,in_port=2 actions=drop cookie=0x0, duration=165109.813s, table=0, n_packets=1671, n_bytes=213304, idle_age=25, hard_age=65534, priority=1 actions=NORMAL
從網(wǎng)絡接口到namespace我們看到VLAN標簽的修改如下：
# ovs-ofctl dump-flows br-int NXST_FLOW reply (xid=0x4): cookie=0x0, duration=18690.876s, table=0, n_packets=1610, n_bytes=210752, idle_age=1, priority=3,in_port=1,dl_vlan=1000 actions=mod_vlan_vid:1,NORMAL cookie=0x0, duration=165130.01s, table=0, n_packets=75, n_bytes=3686, idle_age=4212, hard_age=65534, priority=2,in_port=1 actions=drop cookie=0x0, duration=165131.96s, table=0, n_packets=863, n_bytes=160727, idle_age=1, hard_age=65534, priority=1 actions=NORMAL
總之，當用戶創(chuàng)建network，neutrong會創(chuàng)建一個namespace，這個namespace通過OVS連接到虛擬機網(wǎng)絡。OVS還負責namespace與虛擬機網(wǎng)絡之間VLAN標簽的修改?，F(xiàn)在，讓我們看下創(chuàng)建虛擬機時，發(fā)生了什么？虛擬機是怎么連接到虛擬機網(wǎng)絡的？
從Horizon或者命令行創(chuàng)建并啟動一個虛擬機，下圖是從Horzion創(chuàng)建的例子：
掛載網(wǎng)絡并啟動虛擬機：
一旦虛擬機啟動并運行，我們發(fā)下nova支持給虛擬機綁定IP：
# nova list +--------------------------------------+--------------+--------+------------+-------------+-----------------+ | ID | Name | Status | Task State | Power State | Networks | +--------------------------------------+--------------+--------+------------+-------------+-----------------+ | 3707ac87-4f5d-4349-b7ed-3a673f55e5e1 | Oracle Linux | ACTIVE | None | Running | net1=10.10.10.2 | +--------------------------------------+--------------+--------+------------+-------------+-----------------+
nova list命令顯示虛擬機在運行中，并被分配了IP 10.10.10.2。我們通過虛擬機定義文件，查看下虛擬機與虛擬機網(wǎng)絡之間的連接性。虛擬機的配置文件在目錄/var/lib/nova/instances//下可以找到。通過查看虛擬機定義文件，libvirt.xml，我們可以看到虛擬機連接到網(wǎng)絡接口“tap53903a95-82”，這個網(wǎng)絡接口連接到了Linux網(wǎng)橋 “qbr53903a95-82”:
<interface type="bridge"> <mac address="fa:16:3e:fe:c7:87"/> <source bridge="qbr53903a95-82"/> <target dev="tap53903a95-82"/> </interface>
通過brctl查看網(wǎng)橋信息如下：
# brctl show bridge name bridge id STP enabled interfaces qbr53903a95-82 8000.7e7f3282b836 no qvb53903a95-82 tap53903a95-82
網(wǎng)橋有兩個網(wǎng)絡接口，一個連接到虛擬機(“tap53903a95-82 “)，另一個( “qvb53903a95-82”)連接到OVS網(wǎng)橋”br-int"。
# ovs-vsctl show 83c42f80-77e9-46c8-8560-7697d76de51c Bridge "br-eth3" Port "br-eth3" Interface "br-eth3" type: internal Port "eth3" Interface "eth3" Port "phy-br-eth3" Interface "phy-br-eth3" Bridge br-int Port br-int Interface br-int type: internal Port "int-br-eth3" Interface "int-br-eth3" Port "qvb53903a95-82" tag: 3 Interface "qvb53903a95-82" ovs_version: "1.11.0"
我們之前看過，OVS網(wǎng)橋“br-int"連接到"br-eth3"，通過veth pair（int-br-eth3,phy-br-eth3 ），br-eth3連接到物理網(wǎng)卡eth3。整個流入如下：
VM -> tap53903a95-82 (virtual interface) -> qbr53903a95-82 (Linux bridge) -> qvb53903a95-82 (interface connected from Linux bridge to OVS bridge br-int) -> int-br-eth3 (veth one end) -> phy-br-eth3 (veth the other end) -> eth3 physical interface.
與虛擬機相連的Linux bridage主要用于基于Iptables的安全組設置。安全組用于對虛擬機的網(wǎng)絡隔離進行增強，由于iptables不能用于OVS網(wǎng)橋，因此我們使用了Linux網(wǎng)橋。后邊我們會看到Linux網(wǎng)橋的規(guī)則設置。
VLAN tags:我們在第一個use case中提到過，net1使用VLAN標簽1000，通過OVS我們看到qvo41f1ebcf-7c使用VLAN標簽3。VLAN標簽從3到1000的轉換在OVS中完成，通過br-eth3中實現(xiàn)。 總結如下，虛擬機通過一組網(wǎng)絡設備連入虛擬機網(wǎng)絡。虛擬機和網(wǎng)絡之間，VLAN標簽被修改。
之前的use case中，我們看到了一個叫dhcp-的namespace和虛擬機，兩者最終連接到物理網(wǎng)絡eth3。他們都會被打上VLAN標簽1000。我們看到該namespace中的網(wǎng)絡接口使用IP 10.10.10.3。因為虛擬機和namespace彼此連接并在相同子網(wǎng)，因此可以ping到對方。如下圖，虛擬機中網(wǎng)絡接口被分配了IP 10.10.10.2，我們嘗試ping namespace中的網(wǎng)絡接口的IP:
namespace與虛擬機之間連通，并且可以互相ping通，對于定位問題非常有用。我們可以從虛擬機ping通namespace，可以使用tcpdump或其他工具定位網(wǎng)絡中斷問題。
為了響應虛擬機的dhcp請求，Neutron使用了”dnsmasq“的Linux工具，這個工具是一個輕量的DNS、DHCP服務，更多的信息請查看（http://www.thekelleys.org.uk/dnsmasq/docs/dnsmasq-man.html）。我們可以在控制節(jié)點通過PS命令看到：
dnsmasq --no-hosts --no-resolv --strict-order --bind-interfaces --interface=tap26c9b807-7c --except-interface=lo --pid-file=/var/lib/neutron/dhcp/5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c/pid --dhcp-hostsfile=/var/lib/neutron/dhcp/5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c/host --dhcp-optsfile=/var/lib/neutron/dhcp/5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c/opts --leasefile-ro --dhcp-range=tag0,10.10.10.0,static,120s --dhcp-lease-max=256 --conf-file= --domain=openstacklocal
DHCP服務在namespace中連接到了一個tap接口（“--interface=tap26c9b807-7c”），從hosts文件我們可以看到：
# cat /var/lib/neutron/dhcp/5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c/host fa:16:3e:fe:c7:87,host-10-10-10-2.openstacklocal,10.10.10.2
之前的console輸出可以看到虛擬機MAC為fa:16:3e:fe:c7:87 。這個mac地址與IP 10.10.10.2 關聯(lián)，當包含該MAC的DHCP請求到達，dnsmasq返回10.10.10.2。在這個初始過程（可以重啟網(wǎng)絡服務觸發(fā)）中從namespace中看，可以看到如下的DHCP請求：
# ip netns exec qdhcp-5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c tcpdump -n 19:27:12.191280 IP 0.0.0.0.bootpc > 255.255.255.255.bootps: BOOTP/DHCP, Request from fa:16:3e:fe:c7:87, length 310 19:27:12.191666 IP 10.10.10.3.bootps > 10.10.10.2.bootpc: BOOTP/DHCP, Reply, length 325
總之，DHCP服務由dnsmasq提供，這個服務由Neutron配置，監(jiān)聽在DHCP namespace中的網(wǎng)絡接口上。Neutron還配置dnsmasq中的MAC/IP映射關系，所以當DHCP請求時會受到分配給它的IP。
感謝大家的閱讀，以上就是“如何深入理解openstack網(wǎng)絡架中的Basic Use Cases ”的全部內容了，學會的朋友趕緊操作起來吧。相信億速云小編一定會給大家?guī)砀鼉?yōu)質的文章。謝謝大家對億速云網(wǎng)站的支持！
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