使用 Open vSwitch （OVS）+ VLAN 组网

admin

Neutron 基于 VLAN 模式的 tenant network 同 provider network 一样，都必须使用物理的 VLAN 网络。
2 p2 j) Y# z9 C( X: m) Q2.1 物理 VLAN 网络配置
本例子中，交换机上划分了三个 VLAN 区域：
& e2 m+ K0 g, b% \' @+ c2 Q管理网络，用于 OpenStack 节点之间的通信，假设 VLAN ID 范围为 50 - 99.
  z1 k  P( \" c7 e- q8 r( b  l数据网络，用于虚拟机之间的通讯。由于Vlan模式下，租户建立的网络都具有独立的 Vlan ID，故需要将连接虚机的服务器的交换机端口设置为 Trunk 模式，并且设置所允许的 VLAN ID 范围，比如 100~300。
外部网络，用于连接外部网络。加上 VLAN ID 范围为 1000-1010。

( P( Y  f) j/ l1 v0 g关于网段之间的路由：
. B6 c) [; K/ l$ _5 a( L& n7 Z如果该物理交换机接到一个物理路由器并做相应的配置，则数据网络可以使用这个物理路由器，而不需要使用 Neutron 的虚拟路由器。
如果不使用物理的路由器，可以在网络节点上配置虚拟路由器。
" R0 U3 U2 s" W4 I7 z4 Y- `2.2 Neutron 配置
6 j( g7 Z  z7 G6 r9 ]* `3 p2.2.1 配置进行
- P! K. _" u* J3 t- f控制节点上：
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
# }* v5 D8 R  w) D[ml2]
type_drivers = flat,vlan
: Y! f$ ?/ d% t+ |tenant_network_types = vlan
! x  n* v: _( z; d" fmechanism_drivers = openvswitch
0 Y& u! R) Q7 N6 ^8 \$ f8 T8 D[ml2_type_flat]
flat_networks = external
" {- v+ L/ B- ?# ~0 k6 x5 C( o[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = physnet1:100:300
4 V% }1 v  C  U3 g' b9 L. X
网络节点上：
3 Q6 {8 l# T6 J* d+ I- i" ^#为连接物理交换机的网卡 eth2 和 eth3 建立 OVS physical bridge，其中，eth2 用于数据网络，eth3 用于外部网络
4 g! t# p* N- e: Jovs-vsctl add-br br-eth2
3 ?4 ?  N* a0 movs-vsctl add-br br-ex
, h$ M& A8 D; t* Fovs-vsctl add-port br-eth2 eth2
ovs-vsctl add-port br-ex eth3
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
[m12]
type_drivers = flat,vlan
tenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
8 _" G, e8 z5 I! [  l) n1 @4 _[ml2_type_flat]
; [- \! f' x3 U, ]9 ]( Cflat_networks = external
% K3 N0 ~0 M7 h6 j0 R" W[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = physnet1:100:300,external:1000:1010
[ovs]
/ V) K9 V; H; ?/ i  N# v4 Zbridge_mappings = physnet1:br-eth2,external:br-ex

计算节点上：
1 I7 X8 h0 I2 }# W- Y#为连接物理交换机的网卡 eth2 建立 OVS physical bridge
% ^& N! {  a7 r! jovs-vsctl add-br br-eth2
ovs-vsctl add-port br-eth2 eth2
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
! n5 _- `7 M  g[m12]
type_drivers = vlan
+ Y" C4 J1 u) v) Etenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
' X  e$ l( P: T4 P; q[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = physnet1:100:300
[ovs]
bridge_mappings = physnet1:br-eth2

3 k- E8 e" T' ?) [0 p注意：
. N; s) ?$ S& U+ p- ^8 hnetwork_vlan_ranges 中的 VLAN ID 必须和物理交换机上的 VLAN ID 区间一致。
bridge_mappings 中所指定的 bridge 需要和在个节点上手工创建的 OVS bridge 一致。
3 ^6 }2 D' M9 K: e' m* U然后重启相应的 Neutron 服务。
/ Y$ v4 `6 l0 K/ }2.2.2 配置生效过程
当 Neutron L2 Agent （OVS Agent 或者 Linux Bridge agent）在计算和网络节点上启动时，它会根据各种配置在节点上创建各种 bridge。以 OVS Agent 为例，
: C; a& @6 n( c- |3 S（1）创建 intergration brige（默认是 br-int）；如果 enable_tunneling = true 的话，创建 tunnel bridge （默认是 br-tun）。
（2）根据 bridge_mappings，配置每一个 VLAN 和 Flat 网络使用的 physical network interface 对应的预先创建的 OVS bridge。
7 M  r$ D" R% T6 H. ?* l) \（3）所有虚机的 VIF 都是连接到 integration bridge。同一个虚拟网络上的 VM VIF 共享一个本地 VLAN （local VLAN）。Local VLAN ID 被映射到虚拟网络对应的物理网络的 segmentation_id。
（4）对于 GRE 类型的虚拟网络，使用 LSI （Logical Switch identifier）来区分隧道（tunnel）内的租户网络流量（tenant traffic）。这个隧道的两端都是每个物理服务器上的 tunneling bridge。使用 Patch port 来将 br-int 和 br-tun 连接起来。
5 C7 T6 x  t$ k$ Z7 L: ~% Z& n（5）对于每一个 VLAN 或者 Flat 类型的网络，使用一个 veth 或者一个 patch port 对来连接 br-int 和物理网桥，以及增加 flow rules等。
% ]8 d' c' I) n（6）最后，Neutron L2 Agent 启动后会运行一个RPC循环任务来处理 端口添加、删除和修改。管理员可以通过配置项 polling_interval 指定该 RPC 循环任务的执行间隔，默认为2秒。
0 S& `- X: h( V( m) [4 f2.3 创建虚拟网络和子网
. t: d  z6 |) Z4 A1 G5 [2.3.1 创建命令
( q# N! z6 J$ ?& m, T0 Is1@controller:~$ neutron net-create net1 （或者 Admin 用户运行 neutron net-create net1 --provider:network_type vlan --provider:physical_network physnet1 --provider:segmentation_id 101。效果相同）
Created a new network:
+---------------------------+--------------------------------------+
| Field                     | Value                                |
+---------------------------+--------------------------------------+
| admin_state_up            | True                                 |
0 L: \& Y4 {4 F+ w3 h/ P| id                        | dfc74f44-a9f2-4497-a53d-1723804a49a8 |
# }* s& a) ?2 c- v# p3 m| name                      | net1                                  |
2 `, }; x9 u  r7 N- O: }| provider:network_type     | vlan                                 |
| provider:physical_network | physnet1                             |
| provider:segmentation_id  | 101                                  |
2 ~) `( f1 `' G% V9 b3 \| router:external           | False                                |
+ k  N7 L$ z; x- Y8 A' D9 B7 B| shared                    | False                                |
| status                    | ACTIVE                               |
  E" x& O% w! T$ R| subnets                   |                                      |
| tenant_id                 | 74c8ada23a3449f888d9e19b76d13aab     |
& @8 [/ p) P# @+---------------------------+--------------------------------------+   
, e  i9 F2 {: a$ F' b8 Ds1@controller:~$ neutron subnet-create subnet1 10.0.0.0/24 --name net1
  q" e0 f2 R& ?' u* `0 s
( f, b0 {. d" s+ q2.3.2 Neutron 代码实现
, B: |3 j  v- i2 u4 {1 d2 [$ x做完以上的步骤之后，用户就可以在 subnet 上 boot 虚机了。
boot 虚机的过程中，Nova 依次会：
+ }( v$ E1 P7 @3 D  O0 G5 F（1）调用 Neutron REST API 申请一个或者多个 port。Neutron 会根据数据库中的配置来进行分配。
（2）在计算节点上，Nova 调用 ovs-vsctl 命令将虚机的 VIF 被 plug 到 br-int 上。
（3）启动虚机。
Neutron L2 Agent 的循环任务每隔两秒会依次：
" J4 D7 g( q7 p. {（1）调用 ”ovs-vsctl list-ports“ 命令获取到 br-int 上的 port，再根据上次保存的历史数据，生成所有变更端口的列表（包括添加的、更新的、删除的端口）。比如：
{'current': set([u'04646b21-78a0-429e-85be-3167042b77be', u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135']), 'removed': set([]), 'added': set([u'04646b21-78a0-429e-85be-3167042b77be', u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135'])}
1
（2）为每一个待处理端口，根据其 ID 从 DB 中取得其详细信息。比如：
{u'profile': {}, u'admin_state_up': True, u'network_id': u'e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6', u'segmentation_id': 4, u'device_owner': u'compute:nova', u'physical_network': phynet1, u'mac_address': u'fa:16:3e:fd:ed:22', u'device': u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135', u'port_id': u'592740b0-0768-4e57-870d-6495e6c22135', u'fixed_ips': [{u'subnet_id': u'13888749-12b3-462e-9afe-c527bd0a297e', u'ip_address': u'91.1.180.4'}], u'network_type': u'vlan'}
1
2 {8 i$ H$ g4 K3 p; t( B& X（3）针对每一个增加或者变更的 port，设置 local VLAN Tag；调用 ”ovs-ofctl mod-flows “ 命令来设置 br-tun 或者 物理 bridge 的 flow rules；并设置 db 中其状态为 up。
0 `& w  [1 g$ R* n（4）针对每一个被删除的 port，设置 db 中其状态为 down。
1 H6 E' A! a" Z9 t; U2 K4 z2 @2 a2.4 Neutron 虚拟网络
（1）一个计算节点上的网络实例
它反映的网络配置如下：
$ P0 f  N/ Z/ E' TNeutron 使用 Open vSiwtch。
; F5 O1 c% F4 P) G一台物理服务器，网卡 eth1 接入物理交换机，预先配置了网桥 br-eth1。
创建了两个 neutron VLAN network，分别使用 VLAN ID 101 和 102。
该服务器上运行三个虚机，虚机1 和 2 分别有一个网卡接入 network 1；虚机2 和 3 分别有一个网卡接入 network 2.
3 S7 @% g  _  v' ]5 v3 {
Neutron 在该计算节点上做的事情：
创建了 OVS Integration bridge br-int。它的四个 Access 端口中，两个打上了内部 Tag 1，连接接入 network 1 的两个网卡；另两个端口的 VLAN Tag 为 2。
" _/ w; k( R2 B9 F1 B创建了一对 patch port，连接 br-int 和 br-eth1。
& t9 W* i8 }- h9 w  I, ]2 V' z设置 br-int 中的 flow rules。对从 access ports 进入的数据帧，加上相应的 VLAN Tag，转发到 patch port；从 patch port 进入的数据帧，将 VLAN ID 101 修改为 1, 102 修改为 2，再转发到相应的 Access ports。
设置 br-eth1 中的 flow rules。从 patch port 进入的数据帧，将内部 VLAN ID 1 修改为 101，内部 VLAN ID 2 修改为 102，再从 eth1 端口发出。对从 eth1 进入的数据帧做相反的处理。
（2）再加上另一个连接到同一个物理交换机的服务器（加上 neutron 网络使用的 VLAN ID 为 100，物理 brige 为 br-eth0）：

3 A; \1 E. R+ v3 g4 [Neutron 实现了基于物理 VLAN 交换机的跨物理服务器二层虚拟网络。
: c8 s5 {$ `, E) H4 b5 f（3）连接到同一物理交换机的网络节点的情况
. k3 r( h6 X7 @9 }
（4）网络流向
( I( r! Y. b) c. r不同物理服务器上的虚机，如果 VM1 和 VM2 属于同一个 tenant network 的同一个subnet，那么两者的通信直接经过 物理交换机 进行，不需要做到网络节点。如图10 所示。
* B$ V9 M" B1 t) `) E相同物理服务器上的虚机，如果 VM1 和 VM2 属于同一个 tenant network 的同一个subnet，那么两者的通信直接经过 br-int 进行。
" K# ^; e( x$ w: P) O- H5 {
对其他虚机之间数据交换情形，都算作跨子网的数据流向，都需要经过网络节点中的 Router 进行 IP 包的路由。（也可以直接使用连接物理交换机的物理路由器）。
1 K8 P7 W( e, g/ ^7 {9 m5 D$ q
( a* w4 }6 J7 _8 b! @% Q0 l