浅谈Openstack网络

本版本为Stein版本，采用OVS网络
测试环境：1控制节点，2个计算节点

一、网络结构图

借用网上2张图
图1👇：
在这里插入图片描述
图2👇：

在这里插入图片描述

二、OVS分析

如图2
vm1 表示一台实例
qbr-xxx 表示Linux虚拟网桥
可通过命令 #brctl show //compute node查看

[root@compute02 ~]# brctl show|grep bfda
qbrbfda8db6-7b		8000.5e414374148d	no		qvbbfda8db6-7b  tapbfda8db6-7b

可看到虚拟网桥（qbrbfda8db6-7b）上会有2个虚拟网口，如图2对应的A和C

br-int: 可理解为虚拟机二层交换机实现同子网内不同实例间的访问，同时也具备VLAN tag的功能，可区分不同网段可通过：#ovs-vsctl show 查看 br-int上有对应的端口，对应图2的D

[root@compute02 ~]# ovs-vsctl show|grep bfdaPort "qvobfda8db6-7b"Interface "qvobfda8db6-7b"

除此之外图2的E口也可看到，也是br-int上的虚拟端口，用来连接br-tun的：

[root@compute02 ~]# ovs-vsctl show|grep patch-tunoptions: {peer=patch-tun}Port patch-tunInterface patch-tun

br-tun：实现多个computer node间的网络互通

当同子网内的实例不在同一个computer node的时候，就需要通过br-tun转发数据。过程：

实例发出的packet，经过Linux bridge到达br-int，被打上 VLAN ID Tag
到达br-tun，将VLAN ID转化为Tunnel ID，从GRE Tunnel 发出，到达另一个compute node
在另一个compute节点上相反的过程

在br-tun节点上也会有虚拟机接口与br-int相连接，对应图2的F口

[root@compute02 ~]# ovs-vsctl show|grep patch-inPort patch-intInterface patch-intoptions: {peer=patch-int}

不同compute node间的br-tun连接，如图2的G，H口

[root@compute02 ~]# ovs-vsctl show
6febea71-608a-4161-af6b-7bfb24fea765Manager "ptcp:6640:127.0.0.1"is_connected: trueBridge br-tunController "tcp:127.0.0.1:6633"is_connected: truefail_mode: securedatapath_type: systemPort "vxlan-0aa80711"Interface "vxlan-0aa80711"type: vxlanoptions: {df_default="true", egress_pkt_mark="0", in_key=flow, local_ip="10.168.7.132", out_key=flow, remote_ip="10.168.7.17"}Port patch-intInterface patch-inttype: patchoptions: {peer=patch-tun}Port br-tunInterface br-tuntype: internalPort "vxlan-0aa80710"Interface "vxlan-0aa80710"type: vxlanoptions: {df_default="true", egress_pkt_mark="0", in_key=flow, local_ip="10.168.7.132", out_key=flow, remote_ip="10.168.7.16"}

如上，br-tun虚拟网桥上有2个vxlan-xxx端口（图2只有1个compute node,我的测试环境有2个compute node），分别连接两个compute node 的br-tun，这样network node和2台compute node就通过br-tun的vxlan-xxx端口打通了。
综上，同一conpute node上的网络和不同compute node间的网络就都打通了

三、DHCP服务

每个子网都有对应的DHCP服务，由network node提供，每个dhcp都有对应的namespace以此隔离不通的dhcp服务

[root@controller ~]# ip netns list
qdhcp-96c5a292-af46-4ae8-ae42-cf47ab21dd7a (id: 8)
qrouter-db3c68f9-e7ba-4a75-abff-ad78bccb34de (id: 15)
qrouter-c8edeee3-d95d-45f2-9290-4c21e7928404
qdhcp-fb12f0d5-40c5-41a5-8ea8-156ea71db5fa (id: 14)
qdhcp-0dd98fc2-d30a-433d-bd9a-466970c8b72b (id: 13)
qdhcp-8e73b70d-0f88-4803-94ad-870e99e36428 (id: 12)
qdhcp-07b7235a-b6a3-46c3-af32-d3bd341038e9 (id: 11)
qdhcp-4fba4040-4b9c-4631-8563-9647d1eed5b8 (id: 10)
qdhcp-6a840bae-e75d-4e14-9a63-10424c5d5f4d (id: 9)
qdhcp-0c17d541-2035-472f-8441-0d3750e137a2 (id: 7)
qdhcp-45b132ab-0fba-4ffb-8b91-ad12cf083d15 (id: 4)
qdhcp-74024eeb-1506-45a2-a776-fa30ff114071 (id: 6)
qdhcp-69663c23-ad87-4ffd-931d-5e3e85eb0bb2 (id: 5)
qdhcp-4633daf8-4495-4c4a-ab66-ab16875aa036 (id: 2)
qdhcp-f678d5c8-b5e0-4783-97aa-28f0db680172 (id: 3)
qdhcp-28c483f7-e520-4fc8-b363-ac8f4a1cb74f (id: 0)
qrouter-be384c66-1834-4265-8f8a-9c85c016ee79 (id: 1)

[root@controller ~]# ip netns exec qdhcp-96c5a292-af46-4ae8-ae42-cf47ab21dd7a ifconfig
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0tap46db5863-b8: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450inet 172.12.0.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.12.0.255inet6 fe80::f816:3eff:fe6b:8949  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether fa:16:3e:6b:89:49  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 5  bytes 446 (446.0 B)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

可见，在对应的ns里面有对应虚拟网口tap46db5863-b8，对应图2的P口。另一端在br-int上，对应图2的O口

[root@controller ~]# ovs-vsctl show|grep -C10 46dbtype: patchoptions: {peer=int-br-ex}Bridge br-intController "tcp:127.0.0.1:6633"is_connected: truefail_mode: securePort "tap645ced8c-52"tag: 14Interface "tap645ced8c-52"type: internalPort "tap46db5863-b8"tag: 19Interface "tap46db5863-b8"type: internalPort "tapefd340f0-9d"tag: 32Interface "tapefd340f0-9d"type: internalPort "qr-9959547d-8f"tag: 4095Interface "qr-9959547d-8f"type: internalPort "tapc39b592a-14"

四、Route服务

Router可提供上网功能，每个Router也是对应一个namespace

[root@controller ~]# ip netns list
qdhcp-b613251e-b959-4e8a-b959-515823a51d30 (id: 17)
qdhcp-74bd9951-523f-4732-96e9-5b7eccf01407 (id: 16)
qdhcp-96c5a292-af46-4ae8-ae42-cf47ab21dd7a (id: 8)
qrouter-db3c68f9-e7ba-4a75-abff-ad78bccb34de (id: 15)
qrouter-c8edeee3-d95d-45f2-9290-4c21e7928404
qrouter-be384c66-1834-4265-8f8a-9c85c016ee79 (id: 1)

[root@controller ~]# ip netns exec qrouter-be384c66-1834-4265-8f8a-9c85c016ee79 ifconfig
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)RX packets 52  bytes 5219 (5.0 KiB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 52  bytes 5219 (5.0 KiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0qg-77688753-4e: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500inet 192.168.100.18  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255inet6 fe80::f816:3eff:fe14:8bf2  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether fa:16:3e:14:8b:f2  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 94919400  bytes 93216606173 (86.8 GiB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 36054483  bytes 4787900088 (4.4 GiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0qr-104bbda7-ca: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450inet 192.168.198.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.198.255inet6 fe80::f816:3eff:feb9:3ec  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether fa:16:3e:b9:03:ec  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 15972  bytes 466577 (455.6 KiB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 19  bytes 1250 (1.2 KiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0qr-3b8aae49-1a: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450inet 192.168.199.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.199.255inet6 fe80::f816:3eff:feea:57f9  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether fa:16:3e:ea:57:f9  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 16105  bytes 475741 (464.5 KiB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 85  bytes 8071 (7.8 KiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0qr-42ff6e11-9f: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450inet 10.11.11.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.11.11.255inet6 fe80::f816:3eff:feb0:d3a3  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether fa:16:3e:b0:d3:a3  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 36987969  bytes 4483620005 (4.1 GiB)RX errors 0  dropped 123  overruns 0  frame 0TX packets 50672255  bytes 91520023500 (85.2 GiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

其中，qr-xxxxx是子网的网关，和br-int上的qr-xxxx组成一对，对应图2的N和M口
qg-xxxx是出网的网卡，相当于Router的WAN口，对应图2的K口

NOTE：旧版本的 qg-XXX 是挂载在 br-ex 上的，新版本则挂载在 br-int。虽然位置改变了，但功能不变，这个地方我还没有搞清楚，在我这个版本的br-ex上看不到qg-xxx，在br-int可以看到qg-xxx,希望懂的大佬可以分享下

五、浮动IP

在Router的namespace里面配置nat表实现的

[root@controller ~]# ip netns exec qrouter-be384c66-1834-4265-8f8a-9c85c016ee79 iptables -t nat -nvL
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 53108 packets, 6285K bytes)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
3148K  438M neutron-l3-agent-PREROUTING  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
Chain INPUT (policy ACCEPT 1728 packets, 231K bytes)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
Chain OUTPUT (policy ACCEPT 52 packets, 3878 bytes)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         156 10876 neutron-l3-agent-OUTPUT  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 657 packets, 34260 bytes)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         606K   37M neutron-l3-agent-POSTROUTING  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           589K   36M neutron-postrouting-bottom  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
Chain neutron-l3-agent-OUTPUT (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         0     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.41       to:10.11.11.810     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.63       to:10.11.11.630     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.16       to:10.11.11.250     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.237      to:10.11.11.660     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.131      to:10.11.11.2100     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.239      to:10.11.11.300     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.33       to:10.11.11.1180     0 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.43       to:10.11.11.148
Chain neutron-l3-agent-POSTROUTING (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
17074 1023K ACCEPT     all  --  *      !qg-77688753-4e  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ! ctstate DNAT
Chain neutron-l3-agent-PREROUTING (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         241 14460 REDIRECT   tcp  --  qr-+   *       0.0.0.0/0            169.254.169.254      tcp dpt:80 redir ports 96975   348 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.41       to:10.11.11.81259 13468 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.63       to:10.11.11.6311   758 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.16       to:10.11.11.254  1416 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.237      to:10.11.11.66581 39061 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.131      to:10.11.11.2102799  151K DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.239      to:10.11.11.304   260 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.33       to:10.11.11.11846  8716 DNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            192.168.100.43       to:10.11.11.148
Chain neutron-l3-agent-float-snat (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         631 37931 SNAT       all  --  *      *       10.11.11.81          0.0.0.0/0            to:192.168.100.411270 80695 SNAT       all  --  *      *       10.11.11.63          0.0.0.0/0            to:192.168.100.632054  136K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.25          0.0.0.0/0            to:192.168.100.16
19283 1135K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.66          0.0.0.0/0            to:192.168.100.237154K 9113K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.210         0.0.0.0/0            to:192.168.100.131
11594  779K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.30          0.0.0.0/0            to:192.168.100.239
54356 3424K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.118         0.0.0.0/0            to:192.168.100.33102K 5455K SNAT       all  --  *      *       10.11.11.148         0.0.0.0/0            to:192.168.100.43
Chain neutron-l3-agent-snat (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         589K   36M neutron-l3-agent-float-snat  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           163K   11M SNAT       all  --  *      qg-77688753-4e  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            to:192.168.100.180     0 SNAT       all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            mark match ! 0x2/0xffff ctstate DNAT to:192.168.100.18
Chain neutron-postrouting-bottom (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         589K   36M neutron-l3-agent-snat  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* Perform source NAT on outgoing traffic. */

六、br-ex

br-ex 绑定一个物理端口，用来出网

[root@controller ~]# ovs-vsctl show
c46120c7-9020-477f-93c6-33dda84ba833Manager "ptcp:6640:127.0.0.1"is_connected: trueManager "tcp:127.0.0.1:6640"is_connected: trueBridge br-exController "tcp:127.0.0.1:6633"is_connected: truefail_mode: securePort br-exInterface br-extype: internalPort "em4"Interface "em4"Port phy-br-exInterface phy-br-extype: patchoptions: {peer=int-br-ex}

其中”em4”为出网网卡，并将其器绑定在br-ex，将上网网络接到em4，并在openstack的Route上配置对应上网地址即可

七、安全组

实例的安全组是在对应的compute node上通过iptables实现的，安全组里面的规则会体现在iptables里面
iptables通过控制实例的接口，类似tap-xxxx，
如某一个实例的接口为：(0db0e25b-000f)
在compute node上可以看到对应的iptables规则

[root@compute01 ~]# iptables -nvL neutron-openvswi-o0db0e25b-0
Chain neutron-openvswi-o0db0e25b-0 (2 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         0     0 RETURN     udp  --  *      *       0.0.0.0              255.255.255.255      udp spt:68 dpt:67 /* Allow DHCP client traffic. */
26207 1994K neutron-openvswi-s0db0e25b-0  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           0     0 RETURN     udp  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            udp spt:68 dpt:67 /* Allow DHCP client traffic. */0     0 DROP       udp  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            udp spt:67 dpt:68 /* Prevent DHCP Spoofing by VM. */288 29909 RETURN     all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state RELATED,ESTABLISHED /* Direct packets associated with a known session to the RETURN chain. */1    40 DROP       all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state INVALID /* Drop packets that appear related to an existing connection (e.g. TCP ACK/FIN) but do not have an entry in conntrack. */
19835 1470K neutron-openvswi-sg-fallback  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* Send unmatched traffic to the fallback chain. */

并且，forward链默认是拒绝的，所以实例不关闭端口安全和安全组是不能转发流量的，这里我没有贴出所有的表，因为openstack自建的链太多了，需要自己去找到对应的链，我只贴出了最终的一个策略。如下最后一条

[root@compute01 ~]# iptables -nvL neutron-openvswi-i0db0e25b-0
Chain neutron-openvswi-i0db0e25b-0 (1 references)pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         1019 73957 RETURN     all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state RELATED,ESTABLISHED /* Direct packets associated with a known session to the RETURN chain. */0     0 RETURN     udp  --  *      *       0.0.0.0/0            172.16.0.249         udp spt:67 dpt:682   781 RETURN     udp  --  *      *       0.0.0.0/0            255.255.255.255      udp spt:67 dpt:680     0 DROP       all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state INVALID /* Drop packets that appear related to an existing connection (e.g. TCP ACK/FIN) but do not have an entry in conntrack. */

而且不关闭端口安全，浮动IP不能生效

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