使用 Open vSwitch （OVS）+ VLAN 组网

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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。
! X! j! a- c$ t. j! o' y) p+ W2.1 物理 VLAN 网络配置
本例子中，交换机上划分了三个 VLAN 区域：
5 \0 ^! [+ J: I* H管理网络，用于 openstack 节点之间的通信，假设 VLAN ID 范围为 50 - 99.
# P# D% z% V' K. e9 g: u( _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。
# O) Z1 K% e9 W外部网络，用于连接外部网络。加上 VLAN ID 范围为 1000-1010。

关于网段之间的路由：
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。
2.2 Neutron 配置
2.2.1 配置进行
控制节点上：
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
[ml2]
type_drivers = flat,vlan
tenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
7 o" S! g! z6 l4 Y* w' B4 s[ml2_type_flat]
+ M; D. v6 X1 i' [flat_networks = external
) [: `/ y3 y* a! s# o" R1 L) k[ml2_type_vlan]
# Q9 m- W/ _" n1 c& q- `! anetwork_vlan_ranges = physnet1:100:300
% Y* ^* z$ i' S! |) r/ i  G% I  U
网络节点上：
#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
ovs-vsctl add-br br-eth2
ovs-vsctl add-br br-ex
ovs-vsctl add-port br-eth2 eth2
% @9 f, I1 u8 i( N, a" Eovs-vsctl add-port br-ex eth3
! b( u. B8 K, w/ B# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
. B* H$ n" f. y( f" b[m12]
) `' z& j/ n; J3 jtype_drivers = flat,vlan
1 s4 C- |+ U; _% b+ J( ytenant_network_types = vlan
mechanism_drivers = openvswitch
[ml2_type_flat]
$ I( B& F" [: A+ J/ r5 }7 ?flat_networks = external
[ml2_type_vlan]
network_vlan_ranges = physnet1:100:300,external:1000:1010
[ovs]
bridge_mappings = physnet1:br-eth2,external:br-ex

! n: W7 M9 Q3 L( ^% i计算节点上：
#为连接物理交换机的网卡 eth2 建立 OVS physical bridge
ovs-vsctl add-br br-eth2
( H6 T, V, `* \; [: movs-vsctl add-port br-eth2 eth2
# vim /etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini
  F% V7 B3 b2 C* V$ D0 Y[m12]
- U( k( I9 a& l' s  Y! W# S% l' ntype_drivers = vlan
( _6 O9 p) B3 ?) Wtenant_network_types = vlan
1 G9 ]( r0 T* Smechanism_drivers = openvswitch
[ml2_type_vlan]
4 m" K3 p, F# [, ~1 ?  `4 k% l, Anetwork_vlan_ranges = physnet1:100:300
[ovs]
* c% p. P6 Z8 q% o! ^bridge_mappings = physnet1:br-eth2
& N( o- u2 V* k# X) P6 ~0 ?# b
注意：
network_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。
+ K! A8 Z# B6 y/ J! N, w9 p然后重启相应的 Neutron 服务。
6 t2 {; @- Z5 k8 G2.2.2 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，
: W. y" a3 k6 H# ]（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。
（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。
9 d. R7 R9 c3 i) T+ e（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。
（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。
  ^  C  ^5 O" r' R2 K2.3 创建虚拟网络和子网
2.3.1 创建命令
$ i# P" E! s2 o% Rs1@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）
3 I" `# \- {4 G: t$ w, u# tCreated a new network:
& b, k, p1 q* m" J* b2 K8 x$ F: o+---------------------------+--------------------------------------+
| Field                     | Value                                |
  z2 F/ q' t' r6 @+---------------------------+--------------------------------------+
| admin_state_up            | True                                 |
5 x" m, m, @, O; B& w6 q4 N9 ]| id                        | dfc74f44-a9f2-4497-a53d-1723804a49a8 |
& ]: q' n9 c: K5 _| name                      | net1                                  |
| provider:network_type     | vlan                                 |
| provider:physical_network | physnet1                             |
| provider:segmentation_id  | 101                                  |
; Y4 M5 r; w8 U7 a; ?/ H| router:external           | False                                |
% ~, v% U. r( V: `2 o| shared                    | False                                |
( G3 z2 w* j% d  f: G1 S; q| status                    | ACTIVE                               |
| subnets                   |                                      |
| tenant_id                 | 74c8ada23a3449f888d9e19b76d13aab     |
+---------------------------+--------------------------------------+   
s1@controller:~$ neutron subnet-create subnet1 10.0.0.0/24 --name net1

2.3.2 Neutron 代码实现
做完以上的步骤之后，用户就可以在 subnet 上 boot 虚机了。
7 j4 c% s" G. F, X! g, G5 c! w# Pboot 虚机的过程中，Nova 依次会：
（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：
（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：
5 K" s  c" C, Y! z5 Q" O" m& h0 U{'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
' o  e2 u' h) q) Q% q; `, u$ _: T$ S（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：
) |1 t( j$ i- R/ }' s3 }{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
- P8 v' K% X# K（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。
（4）针对每一个被删除的 port，设置 db 中其状态为 down。
2.4 Neutron 虚拟网络
' w6 r) v( e2 Q& k7 X1 t（1）一个计算节点上的网络实例
! ^( p7 ?; y# u( A$ ~5 X- w8 L它反映的网络配置如下：
Neutron 使用 Open vSiwtch。
" _7 I# X- I' Q; W0 w- @! J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。
* t+ Y3 C$ m7 s" X# D# e' U创建了两个 neutron VLAN network，分别使用 VLAN ID 101 和 102。
1 c4 I7 W3 I' x( L8 d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.

8 j# b# w! ~0 }/ |$ v4 H6 ]Neutron 在该计算节点上做的事情：
/ C0 u% K6 @* u  `6 m- g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。
创建了一对 patch port，连接 br-int 和 br-eth1。
3 T  z/ D, B4 F" R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。
/ e. r) q" a- B+ t( t, |* Q5 _3 ]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）：
) y: t; C* s; L7 [2 a/ `+ o
1 c/ t; J1 ]8 m1 WNeutron 实现了基于物理 VLAN 交换机的跨物理服务器二层虚拟网络。
1 t1 s; `7 u4 X9 U$ I（3）连接到同一物理交换机的网络节点的情况

（4）网络流向
0 u0 F* S$ J' p. K- g- x( C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。
1 T( o1 q1 |0 P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。
3 [4 L9 s' ^8 m0 L
$ I/ J8 U6 r% i0 x$ N0 }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）。

. X( @) D1 _5 Z$ w- g) |+ ]) l