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Openstack平台neutron模块之网络基础概念

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因为项目需要,最近开始学习 OpenStack,主要负责其中的网络模块–neutron,接下来会写几篇文章来记录在学习过程中的收获。所以这里第一篇就先介绍一下 neutron 中所涉及到的一些基本的网络概念。

一,组网技术

1,Flat(DHCP)技术:openstack 中最简单的网络模型,所有的虚拟机共用一个私有 IP 段,相当于大家都处于一个局域网中,IP 地址在虚拟机启动时完成注入。Flat DHCP 组网模式与 Flat 的区别就在于其开启了 DHCP 功能,虚拟机通过 DHCP 消息获得 IP 地址(DHCP Agent)。

2,VLAN 技术:VLAN 是一种将局域网(LAN)设备从逻辑上划分(注意,不是从物理上划分)成一个个网段(或者说是更小的局域网 LAN),从而实现虚拟工作组(单元)的数据交换技术。VLAN 技术的好处主要有三个:

(1) 端口的分隔。即便在同一个交换机上,处于不同 VLAN 的端口也是不能通信的。这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。

(2) 网络的安全。不同 VLAN 不能直接通信,杜绝了广播信息的不安全性。

(3) 灵活的管理。更改用户所属的网络不必换端口和连线,只更改软件配置就可以了。

在 openstack 中使用 VLAN 技术引入了多租户机制,虚拟机可以使用不同的私有 IP 段,并且一个租户可以拥有多个 IP 段,以实现不同租户的网络隔离。但是,如果不同租户逻辑上共用一个网关,则无法实现租户间 IP 地址的复用。

3,overlay(GRE 和 VXLAN)技术:通过隧道的方式建立通信。其中 VXLAN 将虚拟机发出的数据包封装在 UDP 中,并使用物理网络的 IP/MAC 作为 outer-header 进行封装,然后在物理 IP 网上传输,到达目的地后由隧道终结点解封并将数据发送给目标虚拟机。GRE 是在 L3 上面包装 L3,封装在 IP 报文中,建立点对点隧道进行通信。相对 VLAN 而言,引入 overlay 模型主要解决了以下问题:

1)租户数量从 4K 增加到 16million;

2)租户内部通信可以跨越任意 IP 网络,支持虚拟机任意迁移;

3)一般来说每个租户逻辑上都有一个网关实例,IP 地址可以在租户间进行复用;

4)能够结合 SDN 技术对流量进行优化。

二、网络模型

1,单一平面网络模型,这种网络模型主要存在以下缺陷:

存在单一网络瓶颈,缺乏可伸缩性;缺乏合适的多租户隔离;不支持 floating ip;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

2,多平面网络模型,支持 VLAN,不支持 floatingip;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

3,混合平面私有网络,具有两个 ip,支持 floating ip;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

4,通过私有网络实现运营商路由功能,增加了 provider router,但是租户没办法定义自己的路由;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

5,通过私有网络实现每个租户创建自己专属的网络区段,租户定义自己的网络,sdn 网络比较灵活;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

可以看出 neutron 模块中的网络模型变得越来越复杂,越来越适应用户的需求。

三、核心资源

Neutron 管理的实体核心资源主要包括网络、子网、端口:

1,网络:隔离的 L2 域,可以是虚拟、逻辑或交换,同一个网络中的主机彼此 L2 可见。一般是创建它的用户所有。用户可以拥有多个网络。网络是最基础的,子网和端口都需要关联到网络上。

2,子网:隔离的 L3 域,IP 地址块。其中每个机器有一个 IP,同一个子网的主机彼此 L3 可见。子网代表了一组分配了 IP 的虚拟机。每个子网必须有一个 CIDR 和关联到一个网络 IP 可以从 CIDR 或者用户指定池中选取。子网可能会有一个网关、一组 DNS 和主机路由。不同子网之间 L2 是互相不可见的,必须通过一个三层网关(即路由器)经过 L3 上进行通信。

3,端口:网络上虚拟、逻辑或交换端口。所有这些实体都是虚拟的,拥有自动生成的唯一标示 id,支持 CRUD 功能,并在数据库中跟踪记录状态。可以进出流量的接口,往往绑定上若干 MAC 地址和 IP 地址,以进行寻址。一般为虚拟交换机上的虚拟接口。虚拟机挂载网卡到端口上,通过端口访问网络。当端口有 IP 的时候,意味着它属于某个子网。

四、三个网络

1,External Network/API Network,这个网络是连接外网的,无论是用户调用 Openstack 的 API,还是创建出来的虚拟机要访问外网,或者外网要 ssh 到虚拟机,都需要通过这个网络;

2,Data Network,数据网络,虚拟机之间的数据传输通过这个网络来进行,比如一个虚拟机要连接另一个虚拟机,虚拟机要连接虚拟的路由都是通过这个网络来进行;

3,Management Network,管理网络,Openstack 各个模块之间的交互,连接数据库,连接 Message Queue 都是通过这个网络来;

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

Openstack 平台 neutron 模块之网络基础概念

  • http://www.linuxidc.com/Linux/2017-05/144279.htm
  • http://www.linuxidc.com/Linux/2017-05/144280.htm
  • http://www.linuxidc.com/Linux/2017-05/144281.htm
  • CentOS 7.2 安装部署 OpenStack 教程    http://www.linuxidc.com/Linux/2017-06/144673.htm

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正文完
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星锅
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