OpenStack實操會用到的哪些網絡知識？

搭建OpenStack平臺或者維護OpenStack平臺會用到一些交叉性的網絡知識，一部分和Linux操作系統的配置有關、一部分和交換機、路由器、網橋等網絡設備有關。當然，和網絡有關的部分并不會涉及的特別深入，仍以基本操作為主，畢竟OpenStack平臺本質上仍舊是一個以軟件為中心的OS級底層平臺。

         在使用OpenStack平臺時，我們會在日常維護過程中頻繁使用到這幾個概念：網卡接口、網橋、VLAN、VXLAN、命名空間與名字空間、GRE。

         網卡，指的是Linux系統中的 Ethnet，是一個物理接口，也可以通過虛擬軟件模擬生成。        

網卡管理工具 ethtool

   安裝：

   Ubuntu：apt-get install -y ethtool

   CentOS：yum install -y ethtool

   操作：

   ethtool -s DEVICENAME autoneg off speed NUMBER duplex full /設置網卡以某個速度開啟全雙工/

   Ubuntu:網卡配置文件是 /etc/network/interfaces

   ethtool eth0 /查看網考eth0的信息/

   /etc/init.d/networking restart /重啟網絡服務/

  配置網卡eth3 的子接口 eth3:0 ，編輯eth3的配置文件如下｛

  auto eth3

  iface eth3 inet static

  address 12.7.2.2

  netmask 255.0.0.0

  auto eth3:0

  iface eth3:0 inet static

  address 12.7.2.21

  netmask 255.0.0.0

｝

   ifconfig   /查看本機網卡信息/

   CentOS：網卡配置文件是 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-網卡名稱

   ethtool em1 /查看網卡em1的信息/

   service network restart /重啟網絡服務/ 

   配置網卡 em2 的子接口 em2:0 ，編輯配置文件 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-em2:2 如下｛

    DEVICE=em2:0

ONBOOT=yes

BOOTPROTO=static

IPADDR=192.168.1.100

NETMASK=255.255.255.0

GATWAY=192.168.1.1

ONPARENT=yes

｝

網橋是什么？網橋作為一個物理設備出現時，是指一種只有輸入和輸出連個端口的、工作在數據鏈路層對幀進行轉發的硬件產品，他用于鏈接兩個同質網絡，即采用同一網絡協議的LAN，并依賴緩存的MAC地址根據設定條件轉發或丟棄數據。在OpenStack環境中，網橋指的是Linux內核模塊虛擬的以太網接口橋接技術，同時具備了交換機的功能，可以有多個端口，所有加入到網橋的網卡共享網橋的IP，效果相當于在物理交換機的端口上接了一根網線，用于解決虛擬機網卡連接問題。橋接，就是把一臺機器上的多個端口連接起來，其中一個端口收到的報文會被賦值給其他端口。

在OpenStack虛擬環境下，Linux宿主系統中的虛擬網橋會與宿主機的物理網卡連接，寄宿系統中的網卡則加入到虛擬網橋上。

網橋是出現在宿主系統中的，我們選擇CentOS作為宿主系統：

1 安裝網橋的管理工具 bridge-utils

  Yum install -y brodge-utils

2 創建網橋 br1 并將物理網卡 em1 加入 br1，并配置 br1 的 IP 為 172.21.1.3

   brctl addbr br1

 brctl addif em1

   ifconfig em1 0.0.0.0

   ifconfig br1 172.21.1.3 netmask 255.255.0.0

3 查看網橋信息

  brctl show br1

4 物理網卡em1的配置文件 ifcf-em1：

  DEVICE=”em1”

  HWADDR=”d4:ae:52:64:04:06”

  #NM_CONTROLLED=”yes”

  ONBOOT=”yes”

  BRIDG=”br1”

5 虛擬網橋br1的配置文件 ifcfg-br1：

  DEVICE=”br1”

  TYPE=Bridge

  BOOTPROTO=static

  IPADDR=172.21.1.3

  NETMASK=255.255.0.0

  NETWORK=172.21.0.0

  GATEWAY=172.21.1.1

DNS1=61.139.2.69

ONBOOT=”yes”

配置了網橋的IP后，即可使用此IP遠程訪問宿主系統。

與網橋相連接的寄宿系統IP，可以與本網橋IP處于同一網段，也可以處于不同網段。

在實驗環境中我們統一配置寄宿系統的IP段為 192.168.1.0/24，外部交換機設網關地址 192.168.1.1 ，宿主系統中網橋br1的IP為 172.21.1.3 。

我們的寄宿系統是Ubuntu，Ubuntu的網卡eth0需要加入到宿主系統的網卡br0上。Ubuntu的網卡、網橋等配置都在文件 /etc/network/interfaces 中完成：

auto eth0 iface

eth0 inet manual

auto br0

iface br0 inet static

address 192.068.1.3

netmask 255.255.255.0

gateway 192.168.1.1

bridge_ports eth0

關于寄宿系統的網卡與宿主系統的網橋鏈接：

創建寄宿系統時，在宿主系統CentOS 中可以通過GUI工具 virt-manager將寄宿系統的網卡掛載到指定網橋上。

VLAN即 802.1Q 協議，用于限制因廣播風暴引起的網橋通信能力下降，可以隔離不同的網絡。習慣上，我們將虛擬網橋與VLAN對應起來。一個局域網中可以有4096個VLAN 。

VLAN的工作機制是給每個寄宿機發出包都加上一個tag，每個寄宿機只能接收同一VLAN tag的包。

給包標記tag的端口叫做接入端口，只轉發數據包的端口叫中繼端口。各寄宿機在虛擬網橋上的接口就是接入端口，宿主機上的物理網卡接口及交換機上的端口則是中繼端口。

Linux下VLAN的管理工具是 vconfig。

在寄宿系統Ubuntu下，安裝vconfig并載入8021q模塊：

apt-get install vlan

modprobe 8021q  【將該模塊加入到配置文件 /etc/modules 中】

多個VLAN的數據可以通過一個物理網卡對外轉發，每個VLAN以獨立的接口出現?？梢詾槊總€VALN接口分配不同的IP，讓這個IP成為某個VALN對外訪問的網關。

在寄宿系統Ubuntu的eth3上創建VALN 2、3、4并賦予各VALN IP，而后將之添加到寄宿系統路由表中：

vconfig add eth3 2

vconfig add eth3 3

vconfig add eth3 4

ifconfig eth3.2 192.168.2.1 netmask 255.255.255.0 up

ifconfig eth3.3 192.168.3.1 netmask 255.255.255.0 up

ifconfig eth3.4 192.168.4.1 netmask 255.255.255.0 up

ip route add 192.168.1.0/24 dev eth3.2

ip route add 192.168.2.0/24 dev eth3.3

ip route add 192.168.3.0/24 dev eth3.4

【vconfig rem VALN接口 表示刪除某個VLAN接口】

在宿主機CentOS 中，我們只創建虛擬網橋和VLAN，VALN的網關設置在交換機中，不同VLAN間的互訪通過交換機中的路由表完成。若要限制不同VALN間的互訪，則應在交換機中配置訪問控制列表。

用多塊網卡連接不同網段，需要用路由表來處理網絡路徑。

Open vSwitch 是創建在宿主系統CentOS中的虛擬交換機。

虛擬交換機的使用：

ovs-vsctl add-br br0  /添加虛擬網橋br0/

ovs-vsctl add-port br0 eth0 /將網卡eth0加入到虛擬網橋br0/

ovs-vsctl add-port br0 vlan1 tag=1 /**在虛擬網橋br0上創建屬于VLAN1的端口vlan1/

ovs-vsctl add-port br0 vlan2 tag=2 /**在虛擬網橋br0上創建屬于VLAN2的端口vlan2/

ovs-vsctl set Interface vlan1 type=internal /設置端口vlan1/

ifconfig vlan1 192.168.1.1 netmask 255.255.255.0 /設置vlan1端口的IP為192.168.1.1/

ovs-vsctl set Interface vlan2 type=internal /設置端口vlan2/

ifconfig vlan2 192.168.2.1 netmask 255.255.255.0 /設置vlan2 端口的IP為192.168.2.1/

【我們將eth0的IP配置為0，則應給其所屬虛擬網橋br0配置IP及網關，通過虛擬網橋的IP訪問服務器】

關于保存OVS的配置：一是將配置指令寫入 /etc/rc.local ；二是將配置寫入網絡配置文件。

一個VXLAN管理域可有1600萬個VIN，每個VIN可以有4096個VLAN。運行在同一個VIN上的寄宿機間可以通信。

可以在宿主系統CentOS上創建一個VXLAN接口，將之加入虛擬交換機的一個橋中，這樣OVS便具備了組播功能。

在Linux中 命名空間 提供了一種資源虛擬隔離機制，從而實現多個進程間的互不干擾。在OpenStack華景中，我們更關注網絡命名空間，相同命名空間內的網絡設備可以互訪、不同命名空間內的網絡設備不可互訪。命名空間和系統的通信是通過VETH實現的，命名空間內的veth-in接口的數據會被轉發到系統空間的veth-out端口，veth-out和宿主機的網卡eth0加入到同一個虛擬網橋后，veth-in接口的數據就可以通過宿主機的網卡eth0與外部通信了。

GRE，全稱為Generic Routing Encapsulation，通用路由封裝，針對某些網絡協議的報文進行封裝、并使封裝后的報文能在另一網絡協議中傳輸。GRE本質上是一種支持點對點連接的tunnel技術，在OpenStack中由OVS進行封包和解包，這是現今主要使用的 Overlay 網絡技術之一，由Cisco 等公司提出。

VXLAN，是一種新的網域管理設計理念，是一種交換機上的功能，每個管理域可容納1600個VIN、每個VIN又可容納4096VLAN，使得整個OpenStack的租戶容量大大得到擴展，同事也使得一個租戶的VM實例可以跨數據中心部署。