Neutron对每一层网络服务的支持
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Neutron二层网络服务
在Neutron中支持二层网络的实现包括Linux Bridge、Open Vswitch,以及针对不同网络设备或者SDN产品的实现。但是,对于不同的实现,Neutron中只有一个插件,叫做ML2,其架构如下图所示。
在ML2出现之前,每种实现也是对应一个插件,但是这样的话,一个是在同一个OpenStack环境中,只能使用一个插件,也就是限制了只能使用一种二层网络技术;另外,由于二层网络数据层的数据库模型相对比较固定,每个插件对于数据库的操作也是类似的,造成了代码的重复。为了解决这个问题,Neutron项目将二层网络的实现进行了重构,即使用统一的ML2作为二层网络数据层和抽象层的插件,至于底层和二层网络真正打交道的部分,则利用ML2中的MechanismDriver来实现。在每个二层网络中,将定义二层网络的类型(agent_type)和虚拟界面的类型(vif_type)以及两者之间的关联,这样在绑定端口时可以根据二层网络的类型,如Linux网桥或者Open Vswitch,来进行绑定。
这样一来,除了让Open Vswitch和Linux Bridge这些不同的插件共存之处,ML2还能让不同的拓扑如Flat、Vlan、GRE、Vxlan和谐共处,从而支持更为复杂的混合网络拓扑环境。
Neutron三层网络服务
路由器是一个具有多网卡(接口)的设备,数据包可以从一个接口路由到另外一个接口。可以是专用硬件实现的专用路由器,普通的Linux系统也可以通过将ipv4 forward特性打开(sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1)之后充当路由器使用。另外,由于IPv4地址匮乏,一般内网使用的是私网IPv4地址。内网机器请求公网服务器上的服务,返回的响应到达内网出口路由器之后,需要结合SNAT(Source Network Address Transform,源网络地址转换)信息才能决定将包返回发请求的内网机器。同理外网访问内网机器,在包到达内网路由器后,需要修改目的IP地址,称之为DNAT(Destination Network Address Transform,目的网络地址转换),在OpenStack中也叫浮动IP。
三层目前没有单独的插件结构,由高级服务中的L3 Agent服务向租户提供了基于Linux的路由和NAT功能。目前也仅支持静态路由,所以未来可能会类似于Modular L2一样新增ML3(Modular L3)插件结构去支持动态路由以及其他三层网络路由技术。
另外,Neutron在三层网络上还提供了基于dnsmasq的DHCP服务,用于给虚拟机分配IP,它的调度级别是以单个网络为粒度的,即为每一个网络启动一个dnsmasq的进程提供DHCP服务。虚拟机的IP地址与MAC地址的映射关系将保存在/var/lib/neutron/dhcp/<网络ID>/host文件,并且通过HUP信号重新加载配置文件。
Neutron高级网络服务
在Neutron中所提供的四层网络到七层网络的服务,统称为高级网络服务。
Neutron提供了一个高级服务框架,它的思想类似于ML2:对于和数据库交互的部分,由高级服务框架来完成,对于每一种网络服务的具体实现,可以在此框架下开发不同的驱动程序。而对于高级网络服务的启动配置,需要通过neutron.conf这个配置文件中的service_provider项指定。
负载均衡即服务
负载均衡即服务(LBaaS):为租户的虚拟机提供负载均衡服务,目前的参考实现是在租户的命名空间下安装haproxy。同时社区也提供其他的驱动程序,如netscaler。
VPN即服务
VPN即服务(VPNaaS):为每一个租户(VPN用户)在路由提供VPN服务,应用于以下两个场景:
- 第一,一个OpenStack云下不同子网通过VPN通信。
- 第二,其他数据中心的网络通过VPN访问OpenStack的子网。
防火墙即服务
防火墙即服务(FWaaS):区别在于Neutron中的安全组(Security Group)是在计算节点上配置虚拟机的访问规则,防火墙即服务管理的是在三层网路上,即虚拟路由节点上限制对整个网络的访问控制。也就是说,防火墙即服务中定义的规则应用于租户网络中所有的虚拟机,而每个虚拟机可以自定义不同的安全组,做进一步的安全控制。
网络计量服务
网络计量服务(Metering):在三层路由级别提供网络计量服务,通过为IP段打标签的方式来计量内部流量和外部流量。流量信息将发送到信息传递系统,从而使得OpenStack中的Ceilometer项目可以收集到该IP段的网络流量计量信息。具体实现是通过网络节点上的iptables来完成的:
- 在每个路由的FORWARD链上增加一个全局的规则。
- 对于每个需要计量的网络流,在计量链上增加规则。
- 这些规则将指向一个特定的用来收集网络流的链上,这个链就代表了计量的标签。
- 增加一个代理来从iptables链中获取带宽信息,这个代理将提取带宽流量的差额信息,并发送消息通知队列中。
DNS即服务
DNS即服务(DNSaaS):为租户提供动态域名解析服务,目前这个项目不在Neutron里,而是成立了一个单独的项目,叫做Designate