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探索云端计算技术分享：Openstack实践-Neutron的基本原理

报价宝来源：baojiabao.com 发布时间：2019-09-02 12:54:00 10月03日更新

报价宝综合消息探索云端计算技术分享：Openstack实践-Neutron的基本原理

大家好，很高兴今天能与大家分享一些Neutron的知识。今天分享的思路是：Openstack网络基础等知识，在此之前先回顾OpenStack Neutron网络架构。

neutron的基本原理

neutron是openstack的一个重要模组，也是比较难以理解和debug的模组之一。

这里安装如图安装了经典的三个节点的Havana的Openstack

External Network/API Network，这个网络是连线外网的，无论是使用者呼叫Openstack的API，还是创建出来的虚拟机器要访问外网，或者外网要ssh到虚拟机器，都需要通过这个网络Data Network，资料网络，虚拟机器之间的资料传输通过这个网络来进行，比如一个虚拟机器要连线另一个虚拟机器，虚拟机器要连线虚拟的路由都是通过这个网络来进行Management Network，管理网络，Openstack各个模组之间的互动，连线数据库，连线Message Queue都是通过这个网络来。将这三个网络隔离，一方面是安全的原因，在虚拟机器里面，无论采取什么手段，干扰的都紧紧是Data Network，都不可能访问到我的数据库，一方面是流量分离，Management Network的流量不是很大的，而且一般都会比较优雅的使用，而Data network和External Network就需要进行流量控制的策略。我的这个网络结构有些奇怪，除了Controller节点是两张网络卡之外，其他的都多了一张网络卡连线到external network，这个网络卡是用来做apt-get的，因为Compute Node按说是没有网络卡连线到外网的，为了apt-get添加了eth0，Network Node虽然有一个网络卡eth1是连线外网的，然而在neutron配置好之前，这个网络卡通常是没有IP的，为了apt-get也添加了eth0，有人说可以通过新增route规则都通过Controller连线外网，但是对于初学的人，这个样比较容易操作。neutron是用来建立虚拟网络的，所谓虚拟网络，就是虚拟机器启动的时候会有一个虚拟网络卡，虚拟网络卡会连线到虚拟的switch上，虚拟的switch连线到虚拟的router上，虚拟的router最终和物理网络卡联通，从而虚拟网络和物理网络联通起来。neutron分成多个模组分布在三个节点上。

Controller节点：neutron-server，用于接受API请求建立网络，子网，路由器等，然而建立的这些东西仅仅是一些资料结构在数据库里面

Network节点：neutron-l3-agent，用于建立和管理虚拟路由器，当neutron-server将路由器的资料结构建立好，它是做具体的事情的，真正的呼叫命令列将虚拟路由器，路由表，namespace，iptables规则全部建立好

neutron-dhcp-agent，用于建立和管理虚拟DHCP Server，每个虚拟网络都会有一个DHCP Server，这个DHCP Server为这个虚拟网络里面的虚拟机器提供IP

neutron-openvswith-plugin-agent，这个是用于建立虚拟的L2的switch的，在Network节点上，Router和DHCP Server都会连线到二层的switch上

Compute节点：neutron-openvswith-plugin-agent，这个是用于建立虚拟的L2的switch的，在Compute节点上，虚拟机器的网络卡也是连线到二层的switch上

为这个Tenant建立一个private network，不同的private network是需要通过VLAN tagging进行隔离的，互相之间broadcast不能到达，这里我们用的是GRE模式，也需要一个类似VLAN ID的东西，称为Segment ID建立一个private network的subnet，subnet才是真正配置IP网段的地方，对于私网，我们常常用192.168.0.0/24这个网段为这个Tenant建立一个Router，才能够访问外网将private network连线到Router上建立一个External Network建立一个Exernal Network的Subnet，这个外网逻辑上代表了我们资料中心的物理网络，通过这个物理网络，我们可以访问外网。因而PUBLIC_GATEWAY应该设为资料中心里面的Gateway， PUBLIC_RANGE也应该和资料中心的物理网络的CIDR一致，否则连不通，而之所以设定PUBLIC_START和PUBLIC_END，是因为在资料中心中，不可能所有的IP地址都给Openstack使用，另外可能搭建了VMware Vcenter，可能有物理机器，仅仅分配一个区间给Openstack来用。将Router连线到External Network

网络管理流程

Neutron的安装需求

Neutron网络整体架构

上图是在网上看过的更加细致，更为全面的一张图，图中清晰地展示了Neutron对多种L2技术（VLAN、VxLAN、GRE）共同执行的支援。图中的mellonax是intel等硬件厂商搞出的具备转发功能的网络卡，能够避免虚拟交换机带来的资源消耗，并能够加快转发速率。一块这样的网络卡能虚拟出63个VF，每个VF就好像一个独立的物理网络卡一样，通过将VF直接挂到虚拟机器上，能够实现转发效能的大幅度提高。