Neutron 介绍

OpenStack Neutron 是一种 SDN（Software Defined Network）实现。Neutron发展历史：nova-network -> Quantum(F，因其他公司冲突改名) -> Neutron(H)

网络虚拟化基础

• Linux net namespace：用来实现隔离的一套机制，不同 namespace 中的资源之间彼此不可见
• bridge：网桥，Linux中用于表示一个能连接不同网络设备的虚拟设备，linux中传统实现的网桥类似一个hub设备，而 ovs 管理的网桥一般类似交换机
• VETH：虚拟ethernet接口，通常以pair的方式出现，一端发出的网包，会被另一端接收，可以形成两个网桥之间的通道
• TAP：模拟一个二层的网络设备，可以接受和发送二层网包
• TUN：模拟一个三层的网络设备，可以接受和发送三层网包
• iptables：Linux 上常见的实现安全策略的防火墙软件
• 网络相关
  • GRE(General Routing Encapsulation)：一种通过封装来实现隧道的方式。在 OpenStack 中一般是基于L3的gre，即original pkt/GRE/IP/Ethernet
  • VLan：虚拟 Lan，同一个物理 Lan 下用tag实现隔离，可用标号为1-4094
  • VXLAN：一套利用 UDP 协议作为底层传输协议的 Overlay 实现。一般认为作为 VLan 技术的延伸或替代

几种网络类型

根据可见访问不同分为：

• Provider network：管理员创建的和物理网络有直接映射关系的虚拟网络。
• Tenant network：租户普通用户创建的网络，物理网络对创建者透明，其配置由Neutron根据管理员在系统中的配置决定。

根据网络类型不同分：

• Local network（本地网络）：一个只允许在本服务器内通信的虚拟网络，不进行跨服务器的通信。主要用于单节点上测试。
• Flat network：不使用 tag 的物理网络实现（一对一）的虚拟网络，可以跨节点通信。
• GRE network（通用路由封装网络）：一个使用 GRE 封装网络包的虚拟网络。GRE 封装的数据包基于 IP 路由表来进行路由，因此 GRE network 不和具体的物理网络绑定。
• VLAN network（虚拟局域网） ：基于物理 VLAN 网络实现的虚拟网络。共享同一个物理网络的多个 VLAN 网络是相互隔离的，甚至可以使用重叠的 IP 地址空间。每个支持 VLAN network 的物理网络可以被视为一个分离的 VLAN trunk，它使用一组独占的 VLAN ID。有效的 VLAN ID 范围是 1 到 4094。
• VXLAN network（虚拟可扩展网络）：基于 VXLAN（通过UDP包封装）实现的虚拟网络。同 GRE network 一样， VXLAN network 中 IP 包的路由也基于 IP 路由表，也不和具体的物理网络绑定。
• GRE network：基于 tunnel 技术的 overlay网络，通过IP包封装实现。

几种网桥的作用

Physical L2 Switch for Private Network

网络设备名称说明：

• qbr(quantum bridge, neutron 沿用了 Quantum 的叫法，下同): Linux Bridge，OpenStack 早期安全组通过 iptables 实现；iptables 只能用于 Linux Bridge 而非 OVS bridage
• qvb(quantum veth-pair Linux-bridge-side)：Linux veth pair 用来连接 Linux 桥 qbr
• qvo(quantum veth-pair OpenvSwitch-size)：Linux veth pair 用来连接 集成网桥(br-int)。集成网桥上的 qvo 端口有一个内部 VLAN 标签，当数据包到达集成网桥的时候自动贴到数据包头部的

计算节点：

• br-int：bridge-integration，集成网桥 是 OpenvSwitch 虚拟化出来的网桥，起到虚拟交换机的功能，主要职责：
  • 把其所在 计算节点 上的 VM 都连接到该虚拟交换机上，然后利用 br-tun 的隧道功能，实现不同 计算节点 上的 VM 连接在同一个逻辑上的 虚拟交换机 上的功能
  • 对运行在计算节点上实例的流量执行 VLAN 标记和取消标记
• br-tun：bridge-tunnel，隧道网桥 也是 OpenvSwitch 虚拟化出来的网桥，起到 GRE 隧道层的功能，实现网络节点和计算节点、计算节点和计算节点的互通
  • 根据 OpenFlow 规则将 VLAN 标记的流量从 集成网桥(br-int) 转换为隧道 ID。它允许不同网络的实例彼此进行通信，它支持两层网络，即 GRE 和 VXLAN
  • 基于隧道技术的 VxLAN 和 GRE 网络将使用该网桥进行通信

Neutron Routers are realized in OpenVSwitch

网络节点：

• br-ex：bridge-external，外部网桥 通常表示负责跟外部网络通信的网桥（以混杂模式加载在物理网卡上），以允许 VM 和外部网络自由通信（VM 分配 float-ip）
• br-int：bridge-integration，集成网桥 是 OpenvSwitch 虚拟化出来的网桥，起到虚拟交换机的功能，还实现：
  • router 功能
  • dhcp 功能
• br-tun：bridge-tunnel，隧道网桥 和计算节点上的网络的功能一致

计算节点与网络节点

重要概念

• network
• subnet
• port
• router