如何分析Neutron網(wǎng)絡(luò)，很多新手對(duì)此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

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CL210考試環(huán)境

筆者在今年參加了OpenStack CL210培訓(xùn)。但是對(duì)培訓(xùn)過程中實(shí)驗(yàn)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚?dāng)時(shí)沒有弄明白，后來看了一些資料，總算有了大概的了解。

書上實(shí)驗(yàn)的拓?fù)鋱D見上圖。乍一看，是不是有點(diǎn)復(fù)雜？

在實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)人分配了一個(gè)臺(tái)式機(jī)，臺(tái)式機(jī)是一個(gè)RHEL操作系統(tǒng)。通過里面的KVM虛擬化，虛擬出了兩個(gè)虛擬機(jī)Server-a和Server-b。Server-a有兩個(gè)網(wǎng)卡：eth2和eth3。后來我們做的事情，是在Server-a上以All-in-one的方式安裝OpenStack,第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是將ServerB作為Nova-Compute加入到OpenStack中。

當(dāng)server-a上的openstack安裝好以后，創(chuàng)建的虛擬機(jī)實(shí)例就是基于servera RHEL中的KVM做的。也就是說，最終我們創(chuàng)建的openstack實(shí)例，實(shí)際上的三層嵌套虛擬化。

談到OpenStack的網(wǎng)絡(luò)，很多人不是很了解細(xì)節(jié)，但vSphere的網(wǎng)絡(luò)大家都比較了解，下面我們先上一張熟悉的圖：

• 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的虛擬機(jī)交換機(jī)，可以有上行鏈路或者沒有上行鏈路（Uplink）。這取決于這個(gè)VSS是否要對(duì)外通訊。而一個(gè)VSS實(shí)際是一個(gè)虛擬的二層橋接設(shè)備。

• 一個(gè)VSS可以接多個(gè)VM，通過不同的PortGroup可以區(qū)分vLAN。

• 在一個(gè)esxi上的VSS的通訊，是在VMKernel完成的。而在不同esxi上的VSS，是通過物理網(wǎng)絡(luò)來通訊的。

• 在vSphere中，物理網(wǎng)卡叫Nic,虛擬網(wǎng)卡叫vNIC。

接下來，我們看下面這張圖：

在上圖中，最右邊的Instance，也就是是三層嵌套下的OpenStack實(shí)例。這這個(gè)實(shí)例，要實(shí)現(xiàn)對(duì)完通訊，需要有幾個(gè)步驟。

第一步：虛擬機(jī)發(fā)出網(wǎng)絡(luò)包。虛擬機(jī)實(shí)例有一個(gè)虛擬網(wǎng)卡，叫eth0。數(shù)據(jù)包從eth0出來以后，首先連接到vnet0上。vnet0是一個(gè)tap設(shè)備。那么，什么是tap呢？

Tap實(shí)現(xiàn)連接作用，實(shí)現(xiàn)二層包通訊。在上圖中，tap連接了qbr和實(shí)例中的eth0。我們可以理解成tap將虛擬機(jī)的虛擬網(wǎng)卡和qbr設(shè)備連接到了一起。

第二步：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)qbr。

那么qbr是什么呢？

qbr是一個(gè)Linux網(wǎng)橋。這個(gè)網(wǎng)橋存在于server-a上。從qbr到br-ex經(jīng)過了兩個(gè)設(shè)備：qvo和qvb。這兩個(gè)設(shè)備是成對(duì)出現(xiàn)的，用于連接linux bridge和OVS bridge。qvb位于bridge側(cè)，qvo位于OVS bridge側(cè)。

第三步：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)br-int。

那么，什么是br-int呢？br-int是由OVS虛擬出來的網(wǎng)橋，它的作用和vSphere中的VSS是類似的。（實(shí)際上，OVS在作為網(wǎng)橋功能的時(shí)候，本身與Linux Bridge類似）。Br-int的作用，就是將本KVM Hypervisor上的所有虛擬機(jī)實(shí)例都連接到這個(gè)虛擬交換機(jī)上。

我們知道，在vSphere的VSS上，可以通過portgroup區(qū)分vLAN。同樣，br-int的port也有這個(gè)功能。

Port的一個(gè)重要的方面就是VLANConfiguration，有兩種模式：

• trunk port

• access port

第四步：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)Router1

我們接著看，br-int向右連接到了qdhcp上，它的作用就是為虛擬網(wǎng)絡(luò)提供dhcp功能的。

br-int向左連接到了router1上，而router1又連接到了br-ex上。Br-init與路由器的連接，經(jīng)過了qr設(shè)備，qr提供的是從二層虛擬網(wǎng)絡(luò)到三層虛擬網(wǎng)絡(luò)的連接。

router1實(shí)現(xiàn)的是路由功能，它也是由OVS提供的。它里面包含的內(nèi)容是一系列的路由表，作用是為不同子網(wǎng)提供路由功能。路由器中還有NAT的表，負(fù)責(zé)給實(shí)例分配浮動(dòng)IP。

第五步：網(wǎng)絡(luò)包通過br-ex發(fā)出去到物理網(wǎng)絡(luò)：

br-ex也是一個(gè)OVS虛擬網(wǎng)橋，br-ex實(shí)際上是混雜模式加載在物理網(wǎng)卡上，實(shí)時(shí)接收著網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包。

那么有人會(huì)問，在OpenStack架構(gòu)中，既然有OVS提供bridge，為何還要用Linux網(wǎng)橋？為什么不讓虛擬機(jī)實(shí)例中的eth0(vnet0)直接連接到br-int上呢？

答案如下：

也就是說，理想情況下，本來虛擬機(jī)虛擬網(wǎng)卡連接設(shè)備tap0，直接連接br-ini應(yīng)該是可以的。但由于Openstack的安全組使用的是iptables，而OVS不支持iptables，因此才在vnet0和br-int上放了一個(gè)linux bridge，用于存放iptables規(guī)則。這算是一個(gè)折中方案。

需要指出的是，目前Neutron支持的網(wǎng)絡(luò)分為兩大類型，Provider Network和Self Network。

Provider network：管理員創(chuàng)建的和物理網(wǎng)絡(luò)有直接映射關(guān)系的虛擬網(wǎng)絡(luò)。使用Provider Network，虛擬機(jī)對(duì)外通訊不需要走Neutron中的Router。

Tenant network：租戶普通用戶創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)，物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)創(chuàng)建者透明，其配置由 Neutron根據(jù)管理員在系統(tǒng)中的配置決定。這種網(wǎng)絡(luò)下，虛擬機(jī)對(duì)完通訊需要經(jīng)過Router。而Router也可以隔離租戶。

無論哪種方式，對(duì)于我們?cè)诜治鰞?nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)包走向，區(qū)別不是很大，那么，在下圖中（Provider network），實(shí)例中的虛擬機(jī)如何將網(wǎng)絡(luò)包傳出到物理網(wǎng)絡(luò)呢？

有兩個(gè)虛擬機(jī)instance1、instance2位于同一個(gè)Hypervisor，它們的網(wǎng)卡在兩個(gè)vLAN中。instance1的網(wǎng)絡(luò)包發(fā)送的物理網(wǎng)絡(luò)需要如下幾個(gè)步驟：

第一步：網(wǎng)絡(luò)包離開instance1

第二步：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)qbr，也就是linux bridge

第三步：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)qvo以后，qvo給網(wǎng)絡(luò)包打上內(nèi)部的vlan tag。（Provider network才需要內(nèi)部和外部vLAN的轉(zhuǎn)換）

第四部：網(wǎng)絡(luò)包到達(dá)br-ex（br-eth2），內(nèi)部的vlan tag被換成真實(shí)的vlan tag。

第五步：網(wǎng)絡(luò)包通過eth2傳送到物理網(wǎng)絡(luò)。

上面的例子中，hypervisor都是一個(gè)，如果多個(gè)nova節(jié)點(diǎn)，顯然用一個(gè)br-int已經(jīng)無法連接兩個(gè)服務(wù)器上的VM。怎么辦呢？

在物理交換機(jī)上，可以通過級(jí)聯(lián)線級(jí)聯(lián)。在OVS bridge中則通過br-tun進(jìn)行級(jí)聯(lián)，讓各個(gè)物理服務(wù)器上的br-int構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的通信層。

Openvswitch支持三類Tunnel

• gre

• vxlan

看到vxlan，可能很多同學(xué)眼睛一亮。是的，目前業(yè)內(nèi)大多數(shù)大二層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，都是通過vxlan協(xié)議。而大二層又通常是“雙活數(shù)據(jù)中心”這個(gè)高大上名詞的基礎(chǔ)。

在NSX中，VXLAN的封包和解包是通過ESXi上的VTEP(A Virtual Tunnel End Point)完成的：

我們看一下下面這個(gè)圖：兩個(gè)實(shí)例屬于同一個(gè)子網(wǎng)，但是在不同的物理服務(wù)器上，那么就需要br-tun來進(jìn)行通訊。

在Neutron中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)VXLAN的封包和解包的功能。但如果想提高性能，也可以與物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配合。

看完上述內(nèi)容是否對(duì)您有幫助呢？如果還想對(duì)相關(guān)知識(shí)有進(jìn)一步的了解或閱讀更多相關(guān)文章，請(qǐng)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，感謝您對(duì)創(chuàng)新互聯(lián)的支持。