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分类: 云计算

2014-05-19 16:40:10

OpenStack云平台FlatDHCP模式和VLAN模式详解

2012年11月05日 | 作者:hilyoo | 来源:IT168

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摘要:OpenStack云平台的三种模式:Flat模式,Flat DHCP模式,VLAN网络模式,本文主要讲解FlatDHCP模式和VLAN网络模式的一些问题和特点。

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三种网络模式中我们介绍了OpenStack云平台的三种模式:Flat模式,,VLAN网络模式,本文主要讲解FlatDHCP模式。可以有多种部署方式,比如为了实现高可用性,可以使用多网卡、外部网关、multi_host 等方法。这里主要介绍基本的部署方式(一个控制节点,或者说一个网络控制器)。

三、详解FlatDHCP模式

1、网卡与节点

由于网卡和节点数的不同,可以简单分为:单节点(all-in-one)单网卡、多节点单网卡、多节点单网卡、多节点多网卡

单节点的情况下,网络控制器(运行nova-network)与计算(运行nova-compute,或者更确切的说,运行虚拟机实例)部署在一个主机。这样就不需要控制节点与计算节点之间的通信,也就少了很多网络概念,这也是入门者常用的方式。

多节点时,网络控制器与计算节点分别在不同主机,普通部署方式下(不是multi_host),只有nova-network控制网络,而它仅仅在控制节点运行。因此,所有计算节点的实例都需要通过控制节点来与外网通信。

单网卡时,网卡需要作为public网络的接口使用,也需要作为flat网络的接口,因此需要处于混杂模式。不过建立的网络与双网卡类似,都分为flat网络和public网络。

使用单网卡,需要在nova.conf中使public_interface和flat_interface都为eth0。

2、网络流

如上面分析,在普通部署方式下,只有一个控制节点(或网络控制器),dhcp和外网访问都需要经过它。

dhcp时:

1)网络控制器(运行nova-network服务的节点)一直运行dusmasq作为DHCP服务器监听网桥(br100);

2)实例做一次dhcp discover操作,发送请求;

3)网络控制器把从一个指定的子网中获得的IP地址响应给虚拟机实例。

实例访问外网时:

1)实例经过所在主机的flat_interface(这是一个flat网络),连接到nova-network所在的主机(控制节点);

2)网络控制器对外出网络流进行转发。

外网访问实例时:

1)网络控制器对floating ip进行nat;

2)通过flat网络将流入数据路由给对应的实例。

下图1、图2可以比较单网卡和双网卡的网络流(traffic)情况,图2、图3可以比较单节点和多节点的网络流。

OpenStack云平台网络模式及其工作机制

图1:双网卡多节点OpenStack网络流

OpenStack云平台网络模式及其工作机制

图2:单网卡多节点OpenStack网络流

OpenStack云平台网络模式及其工作机制

图3:单网卡单节点OpenStack网络流

3、多节点时控制节点和计算节点的工作原理

控制节点:

1)在主机上创建一个网桥(br100),把网关ip赋给这个桥;如果已经有ip,会自动把这个ip赋给网桥作为网关,并修复网关;

2)建立dhcp server,监听这个网桥;并在数据库记录ip的分配和释放,从而判定虚拟机释放正常关闭dhcp;

3)监听到ip请求时,从ip池取出ip,响应这个ip给实例;

4)建立iptables规则,限制和开放与外网的通信或与其它服务的访问。

计算节点:

1)在主机上建立一个对应控制节点的网桥(br100),把其上实例(虚拟机)桥接到一个网络(br100所在的网络);

2)此后,这个桥、控制节点的桥和实例的虚拟网卡都在同一虚拟网络,通过控制节点对外访问。

可见,这种方式有以下特点:

1)所有实例与外网通信都经过网络控制器,这也就是SPoF(单故障点);

2)控制节点提供dhcp服务、nat、建立子网,作为虚拟网络的网关;

3)计算节点可以没有外网ip,同其上的实例一样,可以把控制节点作为网关对外访问;

4)实例与外网通信太多,会造成控制节点网络的堵塞或者高负载。

四、VLAN模式的特点

VLAN模式的目的是为每个项目提供受保护的网段,具有以下特点:

NAT实现public ip

除了public NAT外没有其它途径进入每个lan

受限的流出网络,project-admin可以控制

受限的项目之间的访问,同样project-admin控制

所以实例和api的连接通过vpn

vLAN模式了解较少,借用OpenStack文档里的一个图供对比了解:

OpenStack云平台VLAN网络模式

图4:VLAN模式OpenStack网络结构

五、网络部署

1、网络配置

apt-get install bridge-utils

安装bridge-utils就是为了建立虚拟网桥,实现虚拟网络。OpenStack会自动的创建br100这个网桥,所以不用自己创建。

--network_manager=nova.network.manager.FlatDHCPManager

设置网络管理模式,一般使用FlatDHCP,还可以配合multi_host实现高可用。

# Network Configuration --dhcpbridge_flagfile=/etc/nova/nova.conf --dhcpbridge=/usr/bin/nova-dhcpbridge --flat_network_bridge=br100 --flat_interface=eth1 --flat_injected=False

--public_interface=eth0

dhcpbridge_flagfile指定配置文件,flat_injected实现ipv6地址的注入,因此关闭。

flat_network_bridge指定网桥。

flat_interface指定网卡,这个主机节点(一般就是控制节点)用来建立桥,桥接实例和虚拟网络以及public网络。单网卡是设为eth0,与public的同一个。

#Block of IP addresses that are fixed IPs --fixed_range=10.0.0.1/27

指定ip池的范围,文中多次提到的从指定的ip池取出ip分配给实例,就是这个ip池。

2、OpenStack中网络的高可用性(HA)

在基本的网络管理方式中,所有实例的网络流都要经过网络控制器。当网络控制器出现问题时,网络就出现故障,网络控制器是一个SPoF(单故障点)。《构建OpenStack的高可用性(HA,High Availability)》简单介绍了4种方法和未来的Quantum。

主要的部署方式是FlagDHCP + multi_host:

1)、每个计算节点安装nova-network,设置multi_host为true。这样,每个计算节点上flat_interface作为网桥,提供dhcp、dns,作为其上所有实例的网关(gateway)。实例不再都从控制节点经过,控制节点出现问题不会影响网络。

2)、每个计算节点的flat_interface提供switch连接,实现实例之间的虚拟网络的传输和通信。

3)、每个计算节点有个public_interface,与外网连接。

4)、为每个实例分配floating ip,作为实例的第二个虚拟ip,与外网通信。

也就是发生了如下的变化:

OpenStack云平台VLAN网络模式

图5:multi_host部署方式时的OpenStack网络流

未来的Quantum和Melarge提供更好的网络服务,值得期待。Quantum项目实现二层网络相关的功能,如创建和管理虚拟网络、端口等。Melange负责三层网络相关,它的主要任务是IP地址管理(IPAM)、DHCP、NAT甚至负载均衡。不过由于其实现需要一定的时间,需要多个阶段,现在还是需要了解以上的各种网络模式和部署。

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