OpenStack —— 网络进阶Linux Bridge(七)

一、配置Linux Bridge

Neutron默认使用ML2作为core plugin，其配置位于/etc/neutron/neutron.conf，控制节点和计算节点都需要在各自的neutron.conf 中配置core_plugin选项。

然后需要让ML2使用linux-bridge mechanism driver，ML2的配置文件位于/etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini。

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2
3

[ml2]
# ...
mechanism_drivers = linuxbridge,l2population

mechanism_drivers选项指明当前节点可以使用的mechanism driver，这里可以指定多种driver，ML2会负责加载，上面的配置指明我们只使用linux-bridge driver，控制节点和计算节点都需要在各自的ml2_conf.ini中配置mechanism_drivers选项。

Neutron服务正常启动后，所有节点上都会运行neutron-linuxbridge-agent。

二、初始网络状态

在我们的实验环境中，当前节点上只存在物理网卡设备ethX，还没有bridge和tap，状态如下：

Controller:

Compute:

三、Network Type

linux-bridge支持local, flat, vlan和vxlan 四种network type，目前不支持gre。

1、Local

local network的特点是不会与宿主机的任何物理网卡相连，也不关联任何的VLAN ID。

对于每个local netwrok，ML2 linux-bridge会创建一个bridge，instance的tap设备会连接到bridge。位于同一个local network的instance会连接到相同的bridge，这样instance之间就可以通信了。

因为bridge没有与物理网卡连接，所以instance无法与宿主机之外的网络通信，同时因为每个local network有自己的bridge，bridge之间是没有连通的，所以两个local network之间也不能通信，即使它们位于同一宿主机上。

下图是local network的示例：

创建了两个local network，分别对应两个网桥brqXXXX和brqYYYY。
VM0和VM1 通过tap0和tap1连接到brqXXXX。
VM2通过tap0和tap2 连接到brqYYYY。
VM0与VM1在同一个local network中，它们之间可以通信。
VM2位于另一个local network，由于brqXXXX和brqYYYY没有联通，所以VM2无法与VM0和VM1通信。

要想开启local功能，只需在ML2配置文件type_drivers包含local即可，如：

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type_drivers = local,flat,vlan,gre,vxlan

普通用户和admin都可以通过CLI或者Web GUI创建网络，但只有amdin才能指定网络的type，所以需要用tenant_network_types告诉ML2当普通用户在自己的Tenant（Project）中创建网络时，默认创建哪种type的网络，这里type是local。

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tenant_network_types = local

tenant_network_types可以指定多种type，比如：

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tenant_network_types = vlan, local

其作用是先创建vlan网络，当没有vlan可创建时（比如vlan id用完），便创建local网络。

2、Flat Network

flat network是不带tag的网络，要求宿主机的物理网卡直接与linux bridge连接，这意味着：
每个flat network都会独占一个物理网卡。

上图中eth1桥接到brqXXX，为instance提供flat网络。
如果需要创建多个flat network，就得准备多个物理网卡，如下图所示。

因为flat网络与物理网卡一一对应，一般情况下租户网络不会采用flat，接着需要指明flat网络与物理网卡的对应关系。

在[ml2_type_flat]中通过flat_networks定义了一个flat网络，label为“default”。
在[linux_bridge]中通过physical_interface_mappings指明default对应的物理网卡为eth1。

3、VLAN Network

vlan network是带tag的网络，是实际应用最广泛的网络类型。

三个 instance 通过 TAP 设备连接到名为 “brqXXXX” linux bridge。
在物理网卡 eth1 上创建了 eth1.100 的 vlan interface，eth1.100 连接到 brqXXXX。
instance 通过 eth1.100 发送到 eth1 的数据包就会打上 vlan100 的 tag。

如果再创建一个 network vlan101，eth1 上会相应的创建 vlan interface eth1.101，并且连接的新的 lingux bridge “brqYYYY”。
每个 vlan network 有自己的 bridge，从而也就实现了基于 vlan 的隔离。

因为物理网卡eth1上面可以走多个vlan的数据，那么物理交换机上与eth1相连的的port要设置成trunk模式，而不是access模式。

不同VLAN的设备怎么才可以通信呢，那就需要Router来提供数据转发服务，如下图。

四、Network Type(VXLAN)

VXLAN全称Virtual eXtensible Local Area Network，正如名字所描述的，VXLAN提供与VLAN相同的以太网二层服务，但是拥有更强的扩展性和灵活性。

1、与VLAN相比的优点

持更多的二层网段。

VLAN使用12-bit标记VLAN ID，最多支持4094个VLAN，这对于大型云部署会成为瓶颈。VXLAN的 ID （VNI或者VNID）则用24-bit标记，支持16777216个二层网段。

能更好地利用已有的网络路径。
VLAN使用Spanning Tree Protocol(STP)避免环路，这会导致有一半的网络路径被block掉。VXLAN的数据包是封装到UDP通过三层传输和转发的，可以使用所有的路径。
避免物理交换机MAC表耗尽。
由于采用隧道机制，TOR (Top on Rack) 交换机无需在MAC表中记录虚拟机的信息。

2、VXLAN封装和包格式

VXLAN是将二层建立在三层上的网络。通过将二层数据封装到UDP的方式来扩展数据中心的二层网段数量。

VXLAN是一种在现有物理网络设施中支持大规模多租户网络环境的解决方案。它的传输协议是IP + UDP。VXLAN 定义了一个MAC-in-UDP的封装格式，在原始的Layer 2网络包前加上VXLAN header，然后放到UDP和IP包中，通过MAC-in-UDP封装，VXLAN能够在Layer 3网络上建立起了一条Layer 2的隧道。

VXLAN包的格式如下：

如上图所示，VXLAN引入了8-byte VXLAN header，其中VNI占24-bit。
VXLAN和原始的L2 frame被封装到UDP包中，这24-bit的VNI用于标识不同的二层网段，能够支持16777216个LAN。

参考：主要来源于《每天五分钟玩转OpenStack》，书籍很不错，欢迎大家去购买！

本文转自 wzlinux 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/wzlinux/1963447，如需转载请自行联系原作者

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