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nova network工作原理及配置 2015-03-10 11:54:30

分类: 云计算

原文地址:nova network工作原理及配置 作者:zhangdiandong

1. nova network简介

 

网络管理和配置是云计算中一项非常重要的功能。nova自带的nova-network实现了一些基本的网络模型,允许虚拟机之间的相互通信及虚拟机对internet的访问。归纳的来讲nova network的主要功能有:

  • 网络模型:nova network实现了三种网络模型,允许管理员根据自己的需要进行组网,让虚拟机之间可以相互通信。这三种模式分别是:flat、flatdhcp、vlan,后面会对这三种模型进行更加详细的介绍。

  • IP地址管理:nova network需要管理虚拟机使用的IP地址,这些地址包含两类,一类是fixed ip,在虚拟机的整个生命周期中该IP地址都不会发生变化;另一类是floating ip,是动态的分配给虚拟机的,随时都可以收回。

  • dhcp功能:在flatdhcp和vlan模式下,虚拟机是通过DHCP来获取其fixed ip的;nova network会启动dnsmasq作为虚拟机的DHCP服务器,该虚拟机分配ip。

  • 安全防护:出于安全的考虑,nova中的虚拟机可以防止IP/MAC洪泛,不能随便修改虚拟机的MAC地址,修改后虚拟机就不能上网了,这项功能主要是通过ebtables/iptables实现的。

下面简单的介绍下nova network的三种网络模型。

在这三种模型中flat是最简单的,nova的操作也最少,相关的配置需要管理员事先配置好。在flat模式下, 管理员需要手动创建一个网桥,所有的虚拟机都会关联到该网桥,所有的虚拟机也都处于同一个子网下,虚拟机的fixed ip都是从该子网分配,而且网络相 关的配置信息会在虚拟机启动时注入到虚拟机镜像中。


flatdhcp模式与flat比较接近,但nova会自动创建网桥,维护已经分配的floating ip,并 启动dnsmasq来配置虚拟机的fixed ip,创建虚拟机时,nova会给虚拟机分配一个fixed ip,并将MAC/IP的对应关系写入 dnsmasq的配置文件中,虚拟机启动时通过DHCP获取其fixed ip,因此就不需要将网络配置信息注入到虚拟机中了。


vlan模式比上面两种模式复杂,每个project都会分配一个vlan id,每个project也可以有自己的独立的ip地址段,属于不同project的虚拟机连接到不同的网桥上,因此不同的project之间是隔离的, 不会相互影响。为了访问一个project的所有虚拟机需要创建一个vpn虚拟机,以此虚拟机作为跳板去访问该project的其他虚拟机。与 flatdhcp类似,vlan模式下,也会为每个project启动一个dnsmasq来配置虚拟机的fixed ip。


2. nova network部署与配置


部署nova network时至少需要两块网卡,一块作为public network,主要承载公网流量和 openstack各个组建之间的流量,要能够访问公网,ip地址可以为内网地址也可以为公网地址;另一块作为internal network,承载虚 拟机之间相互通信的流量,不需要为其分配ip地址,只需要保证它们物理上可以互联即可。

nova network有两种常见的部署方式,第一种方式是单个nova-network节点,充当所有虚拟机 的网关,并维护dhcp服务器。这种方式最大的问题就是单点故障,一旦nova-network节点出问题了,就会影响到所有的虚拟机,需要实施HA方 案。另一种方式就是multihost,即在每个计算节点上部署nova-network,每个计算节点上的虚拟机通过本机的nova-network就 可以获取ip地址、metadata及访问公网。这样做的优势就是一旦某个节点出现问题,也不会影响到其他节点,而且有很好的扩展性,也是我们目前部署最 为广泛一种模式。


nova network的主要配置选项有:

  • network_manager:该选项决定了网络的模式,有三种可选 的:nova.network.manager.FlatManager、nova.network.manager.VlanManager、 nova.network.manager.FlatDHCPManager,分别对应上面所提到的flat模式、flatdhcp模式和vlan模式。

  • fixed_range:所有虚拟机fixed ip所在的网段,通过nova-manage创建网络时,创建的网络应该是该网段的子网。

  • floating_range:所有可以的floating ip所在的网段。

  • force_dhcp_release:是否在删除虚拟机时立即释放其所占用的ip地址。若为True,则会立即释放,否则需要经过一段时间才释放。默认应该设置为True。

  • my_ip:nova-network所在的ip地址,不显式设置时该ip是宿主机上一个能访问公网的ip地址。配置时可显式的设置为本机的公网ip。

  • multi_host:是否启用multihost模式,如果启用,则在每个计算节点上至少要启动nova- api-metadata、nova-network、nova-compute三个服务。默认值为false。启用multihost时,需要将其设置 为True。

  • public_interface:公网的物理接口。nova network会将floating ip配置在该接口上,另外就是在做SNAT时会将其作为参数加入到iptables规则中。

  • flat_network_bridge:在flat/flatdhcp模式下,使用那个网桥来连接虚拟机,实现虚拟机之间的通信。

  • flat_interface:虚拟机之间通信的物理接口。在flatdhcp模式下,nova network会将该接口加入到flat_network_bridge中,实现跨宿主机的虚拟机之间的通信。默认为none。

  • vlan_interface:虚拟机之间通信的物理接口。在vlan模式下,每个project会有一个vlan,不同的vlan和不同的网桥关联,网桥再通过vlan_interface实现跨宿主机的通信。

  • vlan_start:在vlan模式下,最小的vlan id。


3. 典型环境配置


1. all in one


all in one环境下,每台机器上有一整套的openstack环境,每台都可以作为一个region,对于测试多region非常有必要。在 all in one环境下,虚拟机之间的网络通信通过网桥就可以完成,所有出到公网的流量则是通过SNAT来实现。所以在这种环境下,需要指定 public_interface、flat_network_bridge,但不需要指定flat_interface,要让其保持默认的none,否 则不同的all in one环境可能会出现相互干扰。上次demo环境的网络问题就是因为flat_interface配置不当造成的。另外,在通过 nova-manage创建网络时也需要注意,不要指定bridge_interface,否则bridge_interface会被加入到网桥中,可能 会造成一些很奇怪的问题。上次demo环境中,每隔一段时间配置在eth0上的ip公网ip地址会被移动到网桥上,而且eth0也会被加入到网桥上,其原 因就是因为在创建网络时将bridge_interface设置为了eth0.


2. multihost


在multihost模式下,首先需要将multi_host设置为True,然后在每个计算节点上都安装好nova-network nova-api-metadata nova-compute。

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