OpenStack — Neutron

文章目录

Neutron
Neutron功能
- 二层交换 Switching
- 三层路由 Routing
- 负载均衡 Load Balancing
- 防火墙 Firewalling
Neutron网络
- network
- subnet
- port
Neutron架构

Neutron

Neutron (OpenStack Networking service) 负责提供网络服务的组件，它基于 SDN 的思想，并充分利用了 Linux 系统上的各种网络相关的技术，实现了网络虚拟化下的资源管理。

Neutron功能

二层交换 Switching

Neutron 支持多种虚拟交换机，一般使用 Linux Bridge 和 Open vSwitch 创建传统的VLAN 网络，以及基于隧道技术的Overlay网络，如 VxLAN 和 GRE（Linux Bridge 目前只支持 VxLAN）。

三层路由 Routing

Neutron 的 router（虚拟路由器）实现 instance 跨网段通信。router 通过 IP forwarding、iptables 等技术来实现路由和 NAT。

负载均衡 Load Balancing

Openstack 在 Grizzly 版本第一次引入了Load-Balancing-as-a-Service（LBaaS），提供了将负载分发到多个instance的能力。LBaaS 支持多种负载均衡产品和方案，不同地实现以 Plugin 的形式集成到Neutron，目前默认的 Plugin 是 HAProxy。

防火墙 Firewalling

Neutron 有两种方式来保障 instance 和网络的安全性。

Security Group 通过 iptables 限制进出instance的网络包；
Firewall-as-a-Service 通过 iptables 限制进出虚拟路由器的网络包。

Neutron网络

network

network是一个隔离的二层广播域。network必须属于某个project，project中可以创建多个network。

支持以下类型的网络：

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UPD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。

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。

network与subnet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。

port

port可以看作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。
一个port必须属于某个subnet；一个subnet可以有多个port。

Neutron架构

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Agent处理请求。
Agent：处理Plugin的请求，负责在Network Provider上真正实现各种网络功能。
Network Provider：提供网络服务的虚拟或者物理网络设备，比如Linux Bridge，OpenVSwitch或者其他支持Neutron的物理交换机。
Queue：Neutron Server，Plugin和Agent之间通过Messaging Queue通信和调用。
Database：存放OpenStack的网络状态信息，包括Network，Subnet，Port，Router等。