深入理解openstack网络架构(三)

    xiaoxiao2025-05-13  18

    原文地址: https://blogs.oracle.com/ronen/entry/diving_into_openstack_network_architecture2

    前文中,我们学习了openstack网络使用的几个基本网络组件,并通过一些简单的use case解释网络如何连通的。本文中,我们会通过一个稍微复杂(其实仍然相当基本)的use case(两个网络间路由)探索网络的设置。 路由使用的组件与连通内部网络相同,使用namespace创建一个隔离的container,允许subnet间的网络包中转。 记住我们在第一篇文章中所说的,这只是使用OVS插件的例子。openstack还有很多插件使用不同的方式,我们提到的只是其中一种。

    Use case #4: Routing traffic between two isolated networks

    现实中,我们会创建不同的网络用于不同的目的。我们也会需要把这些网络连接起来。因为两个网络在不同的IP段,我们需要router将他们连接起来。为了分析这种设置,我们创建另一个network(net2)并配置一个20.20.20.0/24的subnet。在创建这个network后,我们启动一个Oracle Linux的虚拟机,并连接到net2。下图是从OpenstackGUI上看到的网络拓扑图:

    进一步探索,我们会在openstack网络节点上看到另一个namespace,这个namespace用于为新创建的网络提供服务。现在我们有两个namespace,每个network一个。

    [plain]  view plain  copy   # ip netns list   qdhcp-63b7fcf2-e921-4011-8da9-5fc2444b42dd   qdhcp-5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c  

    可以通过nova net-list查看network的ID信息,或者使用UI查看网络信息。

    [plain]  view plain  copy   # nova net-list   +--------------------------------------+-------+------+   | ID                                   | Label | CIDR |   +--------------------------------------+-------+------+   | 5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c | net1  | None |   | 63b7fcf2-e921-4011-8da9-5fc2444b42dd | net2  | None |   +--------------------------------------+-------+------+  

    我们新创建的network,net2有自己的namespace,这个namespace与net1是分离的。在namespace中,我们可以看到两个网络接口,一个local,一个是用于DHCP服务。 

    [plain]  view plain  copy   # ip netns exec qdhcp-63b7fcf2-e921-4011-8da9-5fc2444b42dd 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   19: tap16630347-45:  mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN       link/ether fa:16:3e:bd:94:42 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff       inet 20.20.20.3/24 brd 20.20.20.255 scope global tap16630347-45       inet6 fe80::f816:3eff:febd:9442/64 scope link          valid_lft forever preferred_lft forever  

    net1和net2两个network没有被联通,我们需要创建一个router,通过router将两个network联通。Openstack Neutron向用户提供了创建router并将两个或多个network连接的能力。router其实只是一个额外的namespace。使用Neutron创建router可以通过GUI或者命令行操作:

    [plain]  view plain  copy   # neutron router-create my-router   Created a new router:   +-----------------------+--------------------------------------+   | Field                 | Value                                |   +-----------------------+--------------------------------------+   | admin_state_up        | True                                 |   | external_gateway_info |                                      |   | id                    | fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11 |   | name                  | my-router                            |   | status                | ACTIVE                               |   | tenant_id             | 9796e5145ee546508939cd49ad59d51f     |   +-----------------------+--------------------------------------+  

    现在我们将两个netwrok通过router连接:

    查看subnet的ID:

    [plain]  view plain  copy   # neutron subnet-list   +--------------------------------------+------+---------------+------------------------------------------------+   | id                                   | name | cidr          | allocation_pools                               |   +--------------------------------------+------+---------------+------------------------------------------------+   | 2d7a0a58-0674-439a-ad23-d6471aaae9bc |      | 10.10.10.0/24 | {"start": "10.10.10.2", "end": "10.10.10.254"} |   | 4a176b4e-a9b2-4bd8-a2e3-2dbe1aeaf890 |      | 20.20.20.0/24 | {"start": "20.20.20.2", "end": "20.20.20.254"} |   +--------------------------------------+------+---------------+------------------------------------------------+  

    将subnet 10.10.10.0/24添加到router:

    [plain]  view plain  copy   # neutron router-interface-add fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11 subnet=2d7a0a58-0674-439a-ad23-d6471aaae9bc   Added interface 0b7b0b40-f952-41dd-ad74-2c15a063243a to router fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11.  

    将subnet 20.20.20.0/24添加到router:

    [plain]  view plain  copy   # neutron router-interface-add fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11 subnet=4a176b4e-a9b2-4bd8-a2e3-2dbe1aeaf890   Added interface dc290da0-0aa4-4d96-9085-1f894cf5b160 to router fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11.  

    此时,我们在查看网络拓扑会发现两个网络被router打通:

    我们还可以发现两个网络接口连接到router,作为各自subnet的gateway。

    我们可以看到为router创建的namespace。 

    [plain]  view plain  copy   # ip netns list   qrouter-fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11   qdhcp-63b7fcf2-e921-4011-8da9-5fc2444b42dd   qdhcp-5f833617-6179-4797-b7c0-7d420d84040c  

    我们进入namespace内部可以看到:

    [plain]  view plain  copy   # ip netns exec qrouter-fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11 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   20: qr-0b7b0b40-f9:  mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN       link/ether fa:16:3e:82:47:a6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff       inet 10.10.10.1/24 brd 10.10.10.255 scope global qr-0b7b0b40-f9       inet6 fe80::f816:3eff:fe82:47a6/64 scope link          valid_lft forever preferred_lft forever   21: qr-dc290da0-0a:  mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN       link/ether fa:16:3e:c7:7c:9c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff       inet 20.20.20.1/24 brd 20.20.20.255 scope global qr-dc290da0-0a       inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7c9c/64 scope link          valid_lft forever preferred_lft forever  

    我们看到两个网络接口,“qr-dc290da0-0a“ 和 “qr-0b7b0b40-f9。这两个网络接口连接到OVS上,使用两个network/subnet的gateway IP。

    [plain]  view plain  copy   # ovs-vsctl show   8a069c7c-ea05-4375-93e2-b9fc9e4b3ca1       Bridge "br-eth2"           Port "br-eth2"               Interface "br-eth2"                   type: internal           Port "eth2"               Interface "eth2"           Port "phy-br-eth2"               Interface "phy-br-eth2"       Bridge br-ex           Port br-ex               Interface br-ex                   type: internal       Bridge br-int           Port "int-br-eth2"               Interface "int-br-eth2"           Port "qr-dc290da0-0a"               tag: 2               Interface "qr-dc290da0-0a"                   type: internal           Port "tap26c9b807-7c"               tag: 1               Interface "tap26c9b807-7c"                   type: internal           Port br-int               Interface br-int                   type: internal           Port "tap16630347-45"               tag: 2               Interface "tap16630347-45"                   type: internal           Port "qr-0b7b0b40-f9"               tag: 1               Interface "qr-0b7b0b40-f9"                   type: internal       ovs_version: "1.11.0"  

    我们可以看到,这些接口连接到”br-int",并打上了所在network对应的VLAN标签。这里我们可以通过gateway地址(20.20.20.1)成功的ping通router namespace:

    我们还可以看到IP地址为20.20.20.2可以ping通IP地址为10.10.10.2的虚拟机:

    两个subnet通过namespace中的网络接口互相连通。在namespace中,Neutron将系统参数net.ipv4.ip_forward设置为1。命令查看如下: 

    [plain]  view plain  copy   # ip netns exec qrouter-fce64ebe-47f0-4846-b3af-9cf764f1ff11 sysctl net.ipv4.ip_forward   net.ipv4.ip_forward = 1  

    我们可以看到namespace中的系统参数net.ipv4.ip_forward被设置,这种设置不会对namespace外产生影响。

    总结

    创建router时,Neutron会创建一个叫qrouter-的namespace。subnets通过OVS的br-int网桥上的网络接口接入router。网络接口被设置了正确的VLAN,从而可以连入它们对应的network。例子中,网络接口qr-0b7b0b40-f9的IP被设置为10.10.10.1,VLAN标签为1,它可以连接到“net1”。通过在namespace中设置系统参数net.ipv4.ip_forward为1,从而允许路由生效。

    本文介绍了如何使用network namespace创建一个router。下一篇文章中,我们会探索浮动IP如何使用iptables工作。这也许更复杂但是依然使用这些基本的网络组件。

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