OpenStack组件 Neutron网络服务介绍及部署篇

一,Openstack网络服务介绍

Neutron服务就是提供网络支持,通过使用代理,插件,来为集群内部的组件/实例提供网络资源

  • 网络是openstack最重要的资源之一,没有网络,虚拟机将被隔离。Openstack的网络服务最主要的功能就是为虚拟机实例提供网络连接,最初由nova的一个单独模块nova-compute实现,但是nova-compute支持的网络服务有限,无法适应大规模、高密度和多项目的云计算,现已被专门的网络服务项目Neutron所取代。

  • Neutron为整个openstack环境提供软件定义网络支持,主要功能包括二层交换、三层路由、防火墙、VPN,以及负载均衡等。Neutron在由其他openstack服务(如nova)管理的网络接口设备(如虚拟网卡)之间提供网络连接即服务。

二,linux网络虚拟化

openstack网络服务最核心的任务就是对二层物理网络进行抽象和管理

如下为传统的物理网络
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虚拟化之后的网络为

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1,传统物理网络与虚拟化网络的区别有哪些?

  • 实现虚拟化后,多个物理服务器可以被虚拟机取代,部署在同一台物理服务器上。虚拟机由虚拟机管理器(Hypervisor)实现,在Linux系统中Hypervisor通常采用kvm。在对服务器进行虚拟化的同时,也对网络进行虚拟化。

  • Hypervisor为虚拟机创建一个或多个虚拟网卡(vNIC),虚拟网卡等同于虚拟机的物理网卡。物理交换机在虚拟网络中被虚拟为虚拟交换机(vSwitch),虚拟机的虚拟网卡连接到虚拟交换机上,虚拟机交换机再通过物理主机的物理网卡连接到外部网络。

  • 对于物理网络来说,虚拟化的主要工作是对网卡和交换设备的虚拟化。

2,Linux虚拟网桥

  • 与物理机不同,虚拟机并没有硬件设备,但是也要与物理机和其他虚拟机进行通信,Linux KVM的解决方案是提供虚拟网桥设备,像物理交换机具有若干网络接口(网卡)一样,在网桥上创建多个虚拟的网络接口,每个网络接口再与KVM虚拟机的网卡相连。

  • 在Linux的KVM虚拟系统中,为支持虚拟机的网络通信,网桥接口的名称通常以vnet开头,加上从0开始顺序编号,如vnet0、vnet1,在创建虚拟机时会自动创建这些接口。虚拟网桥br1和br2分别连接到物理主机的物理网卡1和物理网卡2。

    如下图理解LInux虚拟网桥
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3,虚拟局域网

  • 一个网桥可以桥接若干虚拟机,当多个虚拟机连接在同一网桥时,每个虚拟机发出的广播包会引发广播风暴,影响虚拟机的网络性能。通常使用虚拟局域网(VLAN)将部分虚拟机的广播包限制在特定范围内,不影响其他虚拟机的网络通信。
  • 通常使用VLAN将部分虚拟机的广播包限制在特定范围内,不影响其他虚拟机的网络通信。
  • 将多个虚拟机划分到不同的VLAN中,同一VLAN的虚拟机相当于连接同一网桥上。
  • 在Linux虚拟化环境中,通常会将网桥与VLAN对应起来,也就是将网桥划分到不同的VLAN中
  • VLAN协议为802.1Q,VLAN是具有802.1Q标签的网络。

如下图为网桥与vlan

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4,开放虚拟交换机

  • 开放虚拟交换机(Open vSwitch)是与硬件交换机具备相同特性,可在不同虚拟平台之间移植,具有产品级质量的虚拟交换机,适合在生产环境中部署
  • 交换设备的虚拟化对虚拟网络来说至关重要。在传统的数据中心,管理员可以对物理交换机进行配置,控制服务器的网络接入,实现网络隔离、流量监控、QoS配置、流量优化等目标。在云环境中,采用Open vSwitch技术的虚拟交换机可使虚拟网络的管理、网络状态和流量的监控得以轻松实现
  • Open Switch在云环境中的虚拟化平台上实现分布式虚拟交换机,可以将不同主机上的Open
    vSwitch交换机连接起来,形成一个大规模的虚拟网络

补充:什么是 QOS ?: 指的是一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制,是用来解决网络迟延和阻塞等问题的一种技术。

如下图为open vswitch交换机

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三,OpenStack网络的基础服务

OpenStack网络服务提供一个API让用户在云中建立和定义网络连接。该网络服务的项目名称是Neutron。OpenStack网络负责创建和管理虚拟网络基础架构,包括网络、交换机、子网和路由器,这些设备由OpenStack计算服务Nova管理。同时,网络服务还提供防火墙和VPN这样的高级服务。可以将网络服务部署到特定主机上。OpenStack网络组件与身份服务、计算服务和仪表板等多个OpenStack组件进行整合

以上设备总结及各个子组件之间的功能概括总结:

  • 网络:在实际的物理环境下,我们使用交换机或者集线器把多个计算机连接起来形成了网络。在Neutron的世界里,网络也是将多个不同的云主机连接起来。
  • 子网:在实际的物理环境下,在一个网络中。我们可以将网络划分成多为逻辑子网。在Neutron的世界里,子网也是隶属于网络下的。
  • 端口:在实际的物理环境下,每个子网或者网络,都有很多的端口,比如交换机端口来供计算机连接。在Neutron的世界端口也是隶属于子网下,云主机的网卡会对应到一个端口上。
  • 路由器:在实际的网络环境下,不同网络或者不同逻辑子网之间如果需要进行通信,需要通过路由器进行路由。在Neutron的实际里路由也是这个作用。用来连接不同的网络或者子网。

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