OpenStack学习 (6) - Neutron

Linux Bridge

这是学习Neutron的基础，如何使硬件上的每台虚拟机都能连上外部网络呢？

我们使用的就是Linux Bridge

多个网络设备可以连接到同一个Linux Bridge，当某个设备收到数据包时，Linux Bridge 会将数据转发给其他设备。

当有数据到达 eth0 时，br0 会将数据转发给 vnet0，这样 VM1 就能接收到来自外网的数据；
反过来，VM1 发送数据给 vnet0，br0 也会将数据转发到 eth0，从而实现了 VM1 与外网的通信。

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VLAN

LAN 表示 Local Area Network，本地局域网,一般来说，两台计算机连入同一个 Hub 或者 Switch 时，它们就在同一个 LAN 中。
一个 LAN 表示一个广播域。其含义是：LAN 中的所有成员都会收到任意一个成员发出的广播包。

VLAN 表示 Virtual LAN。一个带有 VLAN 功能的switch 能够将自己的端口划分出多个 LAN。计算机发出的广播包可以被同一个 LAN 中其他计算机收到，但位于其他 LAN 的计算机则无法收到。
简单地说，VLAN 将一个交换机分成了多个交换机，限制了广播的范围，在二层将计算机隔离到不同的 VLAN 中。

这样虚拟交换机就有两个 VLAN 了，VM1 和 VM2 分别属于 VLAN10 和 VLAN20。
对于新创建的虚机，只需要将其虚拟网卡放入相应的 Bridge，就能控制其所属的 VLAN。

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Linux Bridge + VLAN = 虚拟交换机

现在对 KVM 的网络虚拟化做个总结。

物理交换机存在多个 VLAN，每个 VLAN 拥有多个端口。
同一 VLAN 端口之间可以交换转发，不同 VLAN 端口之间隔离。
所以交换机其包含两层功能：交换与隔离。

Linux 的 VLAN 设备实现的是隔离功能，但没有交换功能。
一个 VLAN 母设备（比如 eth0）不能拥有两个相同 ID 的 VLAN 子设备，因此也就不可能出现数据交换情况。

Linux Bridge 专门实现交换功能。
将同一 VLAN 的子设备都挂载到一个 Bridge 上，设备之间就可以交换数据了。

总结起来，Linux Bridge 加 VLAN 在功能层面完整模拟现实世界里的二层交换机。

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Neutron

ML2 Core Plugin
ML2 Core Plugin解决了传统Core Plugin访问数据库代码重复和多种 network provider 无法共存的问题,使用最广泛的 L2 agent 是 linux bridage 和 open vswitch。

Seriver Plugin
Service Plugin及其 Agent 提供更丰富的扩展功能，包括路由，load balance，firewall等

Type Driver
Neutron 支持的每一种网络类型都有一个对应的 ML2 type driver。 type driver 负责维护网络类型的状态，执行验证，创建网络等。 ML2 支持的网络类型包括 local, flat, vlan, vxlan 和 gre。

Mechanism Driver
Neutron 支持的每一种网络机制都有一个对应的 ML2 mechanism driver。 mechanism driver 负责获取由 type driver 维护的网络状态，并确保在相应的网络设备（物理或虚拟）上正确实现这些状态。

Agent
agent 位于各个节点，负责实现网络服务。plugin 解决的是 What 的问题，即网络要配置成什么样子？而至于如何配置 How 的工作则交由 agent 完成。

plugin，agent 和 network provider 是配套使用的，比如上例中 network provider 是 linux bridge，那么就得使用 linux bridge 的 plungin 和 agent；如果 network provider 换成了 OVS 或者物理交换机，plugin 和 agent 也得替换。