Neutron 网络基本概念 - 每天5分钟玩转 OpenStack(66)

上次我们讨论了 Neutron 提供的功能,今天我们学习 Neutron 模块几个重要的概念。

Neutron 管理的网络资源包括 Network,subnet 和 port,下面依次介绍。

network

network 是一个隔离的二层广播域。Neutron 支持多种类型的 network,包括 local, flat, VLAN, VxLAN 和 GRE。

local
local 网络与其他网络和节点隔离。local 网络中的 instance 只能与位于同一节点上同一网络的 instance 通信,local 网络主要用于单机测试。

flat
flat 网络是无 vlan tagging 的网络。flat 网络中的 instance 能与位于同一网络的 instance 通信,并且可以跨多个节点。

vlan
vlan 网络是具有 802.1q tagging 的网络。vlan 是一个二层的广播域,同一 vlan 中的 instance 可以通信,不同 vlan 只能通过 router 通信。vlan 网络可以跨节点,是应用最广泛的网络类型。

vxlan
vxlan 是基于隧道技术的 overlay 网络。vxlan 网络通过唯一的 segmentation ID(也叫 VNI)与其他 vxlan 网络区分。vxlan 中数据包会通过 VNI 封装成 UDP 包进行传输。因为二层的包通过封装在三层传输,能够克服 vlan 和物理网络基础设施的限制。

gre
gre 是与 vxlan 类似的一种 overlay 网络。主要区别在于使用 IP 包而非 UDP 进行封装。

不同 network 之间在二层上是隔离的。
以 vlan 网络为例,network A 和 network B 会分配不同的 VLAN ID,这样就保证了 network A 中的广播包不会跑到 network B 中。当然,这里的隔离是指二层上的隔离,借助路由器不同 network 是可能在三层上通信的。

network 必须属于某个 Project( Tenant 租户),Project 中可以创建多个 network。
network 与 Project 之间是 1对多 关系。

subnet

subnet 是一个 IPv4 或者 IPv6 地址段。instance 的 IP 从 subnet 中分配。每个 subnet 需要定义 IP 地址的范围和掩码。

subnet 与 network 是 1对多 关系。一个 subnet 只能属于某个 network;一个 network 可以有多个 subnet,这些 subnet 可以是不同的 IP 段,但不能重叠。下面的配置是有效的:

network A       subnet A-a: 10.10.1.0/24  {"start": "10.10.1.1", "end": "10.10.1.50"}
                subnet A-b: 10.10.2.0/24  {"start": "10.10.2.1", "end": "10.10.2.50"}

但下面的配置则无效,因为 subnet 有重叠

networkA        subnet A-a: 10.10.1.0/24  {"start": "10.10.1.1", "end": "10.10.1.50"}
                subnet A-b: 10.10.1.0/24  {"start": "10.10.1.51", "end": "10.10.1.100"}

这里不是判断 IP 是否有重叠,而是 subnet 的 CIDR 重叠(都是 10.10.1.0/24)

但是,如果 subnet 在不同的 network 中,CIDR 和 IP 都是可以重叠的,比如

network A       subnet A-a: 10.10.1.0/24  {"start": "10.10.1.1", "end": "10.10.1.50"}

networkB        subnet B-a: 10.10.1.0/24  {"start": "10.10.1.1", "end": "10.10.1.50"}

这里大家不免会疑惑: 如果上面的IP地址是可以重叠的,那么就可能存在具有相同 IP 的两个 instance,这样会不会冲突? 简单的回答是:不会!

具体原因: 因为 Neutron 的 router 是通过 Linux network namespace 实现的。network namespace 是一种网络的隔离机制。通过它,每个 router 有自己独立的路由表。

上面的配置有两种结果:

  1. 如果两个 subnet 是通过同一个 router 路由,根据 router 的配置,只有指定的一个 subnet 可被路由。
  2. 如果上面的两个 subnet 是通过不同 router 路由,因为 router 的路由表是独立的,所以两个 subnet 都可以被路由。

这里只是先简单做个说明,我们会在后面三层路由的章节详细分析这种场景。

port

port 可以看做虚拟交换机上的一个端口。port 上定义了 MAC 地址和 IP 地址,当 instance 的虚拟网卡 VIF(Virtual Interface) 绑定到 port 时,port 会将 MAC 和 IP 分配给 VIF。

port 与 subnet 是 1对多 关系。一个 port 必须属于某个 subnet;一个 subnet 可以有多个 port。

小节

下面总结了 Project,Network,Subnet,Port 和 VIF 之间关系。

Project 1 : m Network 1 : m Subnet 1 : m Port 1 : 1 VIF m : 1 Instance

下一节我们讨论 Neutron 的架构。

时间: 2024-10-23 07:11:27

Neutron 网络基本概念 - 每天5分钟玩转 OpenStack(66)的相关文章

Neutron Router 工作原理 - 每天5分钟玩转 OpenStack(142)

上一节我们创建了 router 连通了 vlan100 和 vlan101, 今天分析router是如何工作的. 首先查看控制节点的网络结构发生了什么变化: br-int 上多了两个 port:  1. qr-d295b258-45,从命名上可以推断该 interface 对应 router_100_101 的 interface (d295b258-4586),是 subnet_172_16_100_0 的网关.  2. qr-2ffdb861-73,从命名上可以推断该 interface 对

Neutron 物理部署方案 - 每天5分钟玩转 OpenStack(68)

前面我们讨论了 Neutron 的架构,本节讨论 Neutron 的物理部署方案:不同节点部署不同的 Neutron 服务组件. 方案1:控制节点 + 计算节点 在这个部署方案中,OpenStack 由控制节点和计算节点组成. 控制节点部署的服务包括:neutron server, core plugin 的 agent 和 service plugin 的 agent. 计算节点部署 core plugin 的agent,负责提供二层网络功能. 这里有两点需要说明: 1. core plugi

Neutron Vlan Network 原理- 每天5分钟玩转 OpenStack(92)

前面我们陆续学习了 Neutron local network,flat network 和 DHCP 服务,从本节将开始讨论 vlan network. vlan network 是带 tag 的网络,是实际应用最广泛的网络类型.下图是 vlan100 网络的示例. 1. 三个 instance 通过 TAP 设备连接到名为 "brqXXXX" linux bridge. 2. 在物理网卡 eth1 上创建了 eth1.100 的 vlan interface,eth1.100 连接

理解 Neutron Server 分层模型 - 每天5分钟玩转 OpenStack(69)

本节开始讨论 Neutron 的各个服务组件,首先学习 Neutron Server . 上图是 Neutron Server 的分层结构,至上而下依次为: Core API对外提供管理 network, subnet 和 port 的 RESTful API. Extension API对外提供管理 router, load balance, firewall 等资源 的 RESTful API. Commnon Service认证和校验 API 请求. Neutron CoreNeutron

Docker Swarm 中最重要的概念- 每天5分钟玩转 Docker 容器技术(94)

从主机的层面来看,Docker Swarm 管理的是 Docker Host 集群.所以先来讨论一个重要的概念 - 集群化(Clustering). 服务器集群由一组网络上相互连接的服务器组成,它们一起协同工作.一个集群和一堆服务器最显著的区别在于: 集群能够像 单个 系统那样工作,同时提供高可用.负载均衡和并行处理. 如果我们部署应用和服务时选择的是多个独立的服务器而非集群,资源的整体利用率则很难达到最优,因为我们无法提前知道如何分布这些应用才能达到资源利用的最大化.而且,应用使用资源的趋势是

准备 overlay 网络实验环境 - 每天5分钟玩转 Docker 容器技术(49)

为支持容器跨主机通信,Docker 提供了 overlay driver,使用户可以创建基于 VxLAN 的 overlay 网络.VxLAN 可将二层数据封装到 UDP 进行传输,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.有关 VxLAN 更详细的内容可参考 CloudMan 在<每天5分钟玩转 OpenStack>中的相关章节. Docerk overlay 网络需要一个 key-value 数据库用于保存网络状态信息,包括 Network.Endp

写在最前面 - 每天5分钟玩转 OpenStack(1)

<每天5分钟玩转 OpenStack>是一个 OpenStack 教程,这是第 1 篇. 这个教程有下面两个特点: 系统讲解 OpenStack 从架构到各个组件:从整体到细节逐一讨论 重实践并兼顾理论 主要从实际操作的角度带着大家学习 OpenStack.   为啥要写这个? 简单回答是:因为OpenStack 学习难度大,但如果掌握了价值会很大 先做一个自我介绍吧. 本人网名CloudMan,在 IT 这个行当已经摸爬滚打了十多年,05年之前是搞上层应用开发的,那时候 Java 比较火,所

Neutron 功能概述 - 每天5分钟玩转 OpenStack(65)

从今天开始,我们将学习 OpenStack 的 Networking Service,Neutron.Neutron 的难度会比前面所有模块都大一些,内容也多一些.为了帮助大家更好的掌握 Neutorn,CloudMan 也会分析地更详细一些. Neutron 概述 传统的网络管理方式很大程度上依赖于管理员手工配置和维护各种网络硬件设备:而云环境下的网络已经变得非常复杂,特别是在多租户场景里,用户随时都可能需要创建.修改和删除网络,网络的连通性和隔离已经不太可能通过手工配置来保证了. 如何快速响

Neutron 架构 - 每天5分钟玩转 OpenStack(67)

前面我们讨论了 Neutron 的基本概念,今天我们开始分析 Neutron 的架构. Neutron 架构 与 OpenStack 的其他服务的设计思路一样,Neutron 也是采用分布式架构,由多个组件(子服务)共同对外提供网络服务. Neutron 由如下组件构成: Neutron Server对外提供 OpenStack 网络 API,接收请求,并调用 Plugin 处理请求. Plugin处理 Neutron Server 发来的请求,维护 OpenStack 逻辑网络的状态, 并调用