Neutron SDN 手动实现手册

安装架构介绍

本文旨在通过自己搭建类似neutron （openvswitch + gre） 实现SDN 的环境，学习了解其工作原理，模拟核心原理，比如：同一租户自定义网络 instance 互通，手动为instance 分配 floating ip 等相关内容。

<ignore_js_op>

虚拟网络

需要新建3个虚拟网络Net0、Net1和Net2，其在virtual box 中对应配置如下。

1. Net0:
2.     Network name: VirtualBox  host-only Ethernet Adapter#2
3.     Purpose: administrator / management network
4.     IP block: 10.20.0.0/24
5.     DHCP: disable
6.     Linux device: eth0
8. Net1:
9.     Network name: VirtualBox  host-only Ethernet Adapter#3
10.     Purpose: public network
11.     DHCP: disable
12.     IP block: 172.16.0.0/24
13.     Linux device: eth1
15. Net2：
16.     Network name: VirtualBox  host-only Ethernet Adapter#4
17.     Purpose: Storage/private network
18.     DHCP: disable
19.     IP block: 192.168.4.0/24
20.     Linux device: eth2

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虚拟机

需要新建2个虚拟机VM1和VM2，其对应配置如下。

1. VM1：
2.     Name : network1
3.     vCPU:1
4.     Memory :1G
5.     Disk:30G
6.     Network:net1,net2,net3
8. VM2：
9.     Name: compute1
10.     vCPU:1
11.     Memory :1G
12.     Disk:30G
13.     Networks:net1,net2,net3

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Linux interface设置

1. network1
2.      eth0:10.20.0.201   (management network)
3.      eht1:172.16.0.201   (public/external network)
4.      eht2:192.168.4.201  (private network，gre tunning)
6. compute1
7.      eth0:10.20.0.202   (management network)
8.      eht1:(disabled)
9.      eht2:192.168.4.202  (private network，gre tunning)

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模拟安装网络节点(Network1)

模拟Network 节点相关实现，比如L3、dhcp-agent实现，为了模拟多节点网络情况，这里Network同时也模拟一个计算节点，模拟M2 openvswitch 实现，上面运行instance1。

网络接口配置

1. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
2. DEVICE=eth0
3. TYPE=Ethernet
4. ONBOOT=yes
5. NM_CONTROLLED=yes
6. BOOTPROTO=static
7. IPADDR=10.20.0.201
8. NETMASK=255.255.255.0
10. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
11. DEVICE=eth1
12. TYPE=Ethernet
13. ONBOOT=yes
14. NM_CONTROLLED=yes
15. BOOTPROTO=static
16. IPADDR=172.16.0.201
17. NETMASK=255.255.255.0
19. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth2
20. DEVICE=eth2
21. TYPE=Ethernet
22. ONBOOT=yes
23. NM_CONTROLLED=yes
24. BOOTPROTO=static
25. IPADDR=192.168.4.201
26. NETMASK=255.255.255.0

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重启网络服务

1. service network restart

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安装需要用到的包

1. yum install libvirt openvswitch python-virtinst xauth tigervnc -y

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移除默认的libvirt 网络，方便清晰分析网络情况

1. virsh net-destroy default
2. virsh net-autostart --disable default
3. virsh net-undefine default

复制代码

设置允许ipforwarding

1. vi /etc/sysctl.conf 
2. net.ipv4.ip_forward=1
3. net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
4. net.ipv4.conf.default.rp_filter=0

复制代码

立即生效

1. sysctl -p

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启动openvswitch

1. service openvswitch start
2. chkconfig openvswitch on

复制代码

创建一个linux bridge

1. brctl addbr qbr01
2. ip link set qbr01 up

复制代码

创建一个instance，并连接到qbr01 Bridge，网络接口部分配置如下

1. <interface type='bridge'>
2.       <source bridge='qbr01'/>
3.       <target dev='tap01'/>
4.       <model type='virtio'/>
5.       <driver name='qemu'/>
6.       <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0'/>
7. </interface>

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可以参考附件./gre/instance1.xml创建

1. cp ~/gre/ /var/tmp/
2. cd /var/tmp/gre
3. mv cirros-0.3.0-x86_64-disk.img instance1.img
4. virsh define instance1.xml
5. virsh start instance1
6. virsh vncdisplay instance1
7. vncviewer :0

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启动console 以后,登录添加ip 地址 192.168.1.11

1. ip addr add 192.168.1.11/24 dev eth0
2. route add default gw 192.168.1.1

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创建一个内部bridge br-int， 模拟 OpenStack integrated bridge

1. ovs-vsctl add-br br-int
2. ovs-vsctl add-port br-int gre0 -- set interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.4.202

复制代码

创建一个veth peer，连接Linux Bridge 'qbr01' 和 OpenvSwich Bridge 'br-ini'

1. ip link add qvo01 type veth peer name qvb01
2. brctl addif qbr01 qvb01
3. ovs-vsctl add-port br-int qvo01
4. ovs-vsctl set port qvo01 tag=100
5. ip link set qvb01 up
6. ip link set qvo01 up

复制代码

查看现在network1上的 br-int

1. ovs-vsctl show

复制代码

模拟安装计算节点(compute1)


网络接口配置

1. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
2. DEVICE=eth0
3. TYPE=Ethernet
4. ONBOOT=yes
5. NM_CONTROLLED=yes
6. BOOTPROTO=static
7. IPADDR=10.20.0.202
8. NETMASK=255.255.255.0
10. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
11. DEVICE=eth1
12. TYPE=Ethernet
13. ONBOOT=yes
14. NM_CONTROLLED=yes
15. BOOTPROTO=static
16. IPADDR=172.16.0.202
17. NETMASK=255.255.255.0
19. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth2
20. DEVICE=eth2
21. TYPE=Ethernet
22. ONBOOT=yes
23. NM_CONTROLLED=yes
24. BOOTPROTO=static
25. IPADDR=192.168.4.202
26. NETMASK=255.255.255.0

复制代码

重启网络服务

1. service network restart

复制代码

安装需要用到的包

1. yum install libvirt openvswitch python-virtinst xauth tigervnc

复制代码

移除libvirt 默认的网络

1. virsh net-destroy default
2. virsh net-autostart --disable default
3. virsh net-undefine default

复制代码

设置允许ipforwarding

1. vi /etc/sysctl.conf 
2. net.ipv4.ip_forward=1
3. net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
4. net.ipv4.conf.default.rp_filter=0

复制代码

立即生效

1. sysctl -p

复制代码

启动openvswitch

1. service openvswitch start
2. chkconfig openvswitch on

复制代码

创建一个linux bridge

1. brctl addbr qbr02
2. ip link set qbr02 up

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创建一个vm，并连接到qbr02

上gre目录到compute1 节点，可以参考附件./gre/instance2.xml创建

1. cp ~/gre/ /var/tmp/
2. cd /var/tmp/gre
3. mv cirros-0.3.0-x86_64-disk.img instance2.img
4. virsh define instance2.xml
5. virsh start instance2
6. virsh vncdesplay instance2
7. vncviewer :0

复制代码

启动console 以后,登录添加ip得知 192.168.1.12

1. ip addr add 192.168.1.12/24 dev eth0
2. route add default gw 192.168.1.1

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创建一个内部bridge br-int， 模拟 OpenStack integrated bridge

1. ovs-vsctl add-br br-int
2. ovs-vsctl add-port br-int gre0 -- set interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.4.201

复制代码

创建一个veth peer，连接Linux Bridge 'qbr02' 和 OpenvSwich Bridge 'br-ini'

1. ip link add qvo02 type veth peer name qvb02
2. brctl addif qbr02 qvb02
3. ovs-vsctl add-port br-int qvo02
4. ovs-vsctl set port qvo02 tag=100
5. ip link set qvb02 up
6. ip link set qvo02 up

复制代码

查看现在network1 上的 br-int

1. ovs-vsctl show

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检查是否能连通instance1，在instance2的控制台

1. ping 192.168.1.11

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通过 Network Namespace 实现租户私有网络互访

添加一个namespace，dhcp01用于隔离租户网络。

1. ip netns add dhcp01

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为私有网络192.168.1.0/24 ，在命名空间dhcp01 中 创建dhcp 服务

1. ovs-vsctl add-port br-int tapdhcp01 -- set interface tapdhcp01 type=internal
2. ovs-vsctl set port tapdhcp01 tag=100
4. ip link set tapdhcp01 netns dhcp01
5. ip netns exec dhcp01 ip addr add 192.168.1.2/24 dev tapdhcp01
6. ip netns exec dhcp01 ip link set tapdhcp01 up

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检查网络是否连通，在namespace 访问instance1 和 instance2

1. ip netns exec dhcp01 ping 192.168.1.12
2. ip netns exec dhcp01 ping 192.168.1.11

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通过 Network Namespace 和Iptables 实现L3 router

ovs-vsctl add-br br-ex

重新配置eth1 和 br-ex

1. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
3. DEVICE=eth1
4. ONBOOT=yes
5. BOOTPROTO=none
6. PROMISC=yes
7. MTU=1546
9. vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-br-ex
11. DEVICE=br-ex
12. TYPE=Bridge
13. ONBOOT=yes
14. BOOTPROTO=none
15. IPADDR0=172.16.0.201
16. PREFIX0=24

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重启启动网络服务

1. ovs-vsctl add-port br-ex eth1 && service network restart

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检查网络，配置后是否连通

1. ping 172.16.0.201

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添加一个namespace，router01 用于路由和floating ip 分配

1. ip netns add router01

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在br-int添加一个接口，作为私有网络192.168.1.0/24的网关

1. ovs-vsctl add-port br-int qr01 -- set interface qr01 type=internal
2. ovs-vsctl set port qr01 tag=100
4. ip link set qr01 netns router01
5. ip netns exec router01 ip addr add 192.168.1.1/24 dev qr01
6. ip netns exec router01 ip link set qr01 up
7. ip netns exec router01 ip link set lo up

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在br-ex中添加一个接口，用于私网192.168.1.0/24设置下一跳地址

1. ovs-vsctl add-port br-ex qg01 -- set interface qg01  type=internal
2. ip link set qg01  netns router01
3. ip netns exec router01 ip addr add 172.16.0.100/24 dev qg01 
4. ip netns exec router01 ip link set qg01 up
5. ip netns exec router01 ip link set lo up

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模拟分配floating ip 访问instance1

为instance1 192.168.1.11 分配floating ip，172.16.0.101

1. ip netns exec router01 ip addr add 172.16.0.101/32 dev qg01 
3. ip netns exec router01  iptables -t nat -A OUTPUT -d 172.16.0.101/32  -j DNAT --to-destination 192.168.1.11
4. ip netns exec router01  iptables -t nat -A PREROUTING -d 172.16.0.101/32 -j DNAT --to-destination 192.168.1.11
5. ip netns exec router01  iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.11/32 -j SNAT --to-source 172.16.0.101
6. ip netns exec router01  iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -j SNAT --to-source 172.16.0.100

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测试floating ip

1. ping 172.16.0.101

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如果需要清除nat chain

1. iptables -t nat -F