Tungsten Fabric架构解析丨TF怎么运作？

Tungsten Fabric架构解析丨TF怎么运作？

Hi！这里是TF中文社区关于Tungsten Fabric架构解析内容的第二篇，解读TF如何运作。本文介绍TF控制器和vRouter的软件体系结构，以及在虚拟机或容器启动时，vRouters与Tungsten Fabric控制器之间的交互。
Tungsten Fabric架构解析系列文章，旨在帮助初入TF社区的朋友答疑解惑，我们将系统介绍TF有哪些特点、如何运作、如何收集/分析/部署、如何编排、如何连接到物理网络等话题。

Tungsten Fabric支持Orchestrator（编排器）

Tungsten Fabric控制器集成了OpenStack或Kubernetes等云管理系统，其功能是确保在创建虚拟机（VM）或容器时，根据控制器或协调器中指定的网络和安全策略为其提供网络连接。

Tungsten Fabric由两个主要软件组成：

1. Tungsten Fabric 控制器– 一组维护网络和网络策略模型的软件服务，为实现高可用性，通常在多个服务器上运行。

2. Tungsten Fabric vRouter– 安装在运行工作负载（虚拟机或容器）的每个主机上，vRouter执行封包转发，并实施网络和安全策略。

Tungsten Fabric的典型部署如下图所示：

Tungsten Fabric控制器通过软件插件与协调器集成在一起，该插件实现了协调器的网络服务。

例如，OpenStack的Tungsten Fabric插件实现了Neutron API，kube-network-manager_和_CNI（容器网络接口）组件使用Kubernetes k8s API监听网络相关事件。

Tungsten Fabric vRouter取代Linux桥接器和IP表，或计算主机上的Open vSwitch网络，控制器配置vRouters以实现所需的网络和安全策略。

VM的封包如果要转发到不同主机上，vRouter会加MPLS over UDP / GRE或VXLAN封装，其中外部标头的目标是运行目标VM的主机的IP地址。控制器负责在每个实现网络策略的vRouter的每个VRF中安装路由集。

例如：默认情况下，同一网络中的虚拟机可以相互通信，但不能与不同网络中的虚拟机进行通信，除非在网络策略中特别允许。控制器和vRouters之间的通信是通过一种广泛使用且灵活的消息传递协议XMPP实现的。

云自动化的一个关键特性，是用户可以为其应用程序请求资源，而无需了解如何或在何处提供资源的详细信息。

这通常是通过一个门户网站完成的，该门户网站提供了一组服务产品，用户可以从中选择，并将其转换为API调用到底层系统，包括云协调器，以启动具有必要内存、磁盘和CPU的虚拟机或容器，满足用户要求的能力。

服务产品可以像具有特定内存、分配给它的磁盘和CPU的虚拟机一样简单，也可以包括由多个预配置软件实例组成的整个应用程序堆栈。

和Orchestrator的互动

Tungsten Fabric控制器和vRouter的架构，以及与协调器的交互，如下图所示：

该图显示了一个协调器工作虚拟机管理程序和虚拟机，这和容器协调器的信息流类似，例如Kubernetes（带有Tungsten Fabric的Kubernetes容器）。

主机上运行的工作负载的每个接口都连接到VRF，包含相应网络的L2和L3转发表，其中包含该接口的IP地址。

vRouter实现物理路由器执行的集成桥接和路由（IRB）功能。vRouter仅具有位于该主机上有网络接口的VRF，包括连接到主机物理接口的Fabric VRF。使用VRF可以使不同的虚拟网络具有重叠的IP和MAC地址，不会定义任何网络策略来允许它们之间的流量。

Tungsten Fabric虚拟化网络使用封装隧道在不同主机上的VM之间传输封包，而封装和解封装在Fabric VRF和VM VRF之间发生。

创建新的虚拟工作负载时，会在特定于orchestrator的插件中看到一个事件并将其发送到控制器，然后控制器会向代理发送请求，以便在虚拟网络的VRF中安装路由，然后代理将其配置在转发器里。

使用单个接口在新VM上配置网络的逻辑流程如下：

1. 使用UI、CLI或北向REST API在Orchestrator或Tungsten Fabric中定义网络和网络策略。网络主要定义为IP地址池，在创建VM时将分配给接口。
2. 用户请求由协调器启动VM，包括其接口所在的网络。
3. 协调器选择要运行的新VM的主机，并指示该主机上的计算代理程序获取其映像并启动VM。
4. Tungsten Fabric插件从协调器的网络服务接收事件或API调用，指示它为将要启动的新VM的接口设置网络。这些指令将转换为Tungsten Fabric REST调用并发送到Tungsten Fabric控制器。
5. Tungsten Fabric控制器向vRouter代理发送请求，以便将新VM虚拟接口连接到指定的虚拟网络。vRouter代理指示vRouter转发器将VM接口连接到虚拟网络的VRF。如果不存在，则创建VRF，并且接口连接到它。
6. 计算代理启动VM，通常将其配置为使用DHCP为其每个接口请求IP地址。vRouter代理DHCP请求，然后对接口IP地址，默认网关和DNS服务器地址进行响应。
7. 一旦接口启动且具有来自DHCP的IP地址，vRouter安装到VM的IP和MAC地址路由，并将下一跳设为VM虚拟接口。
8. vRouter为接口分配标签，并在MPLS表中安装标签路由。vRouter向控制器发送XMPP消息，该消息包含到新VM的路由。该路由具有运行vRouter的服务器的IP地址的下一跳，并使用刚刚分配的标签指定封装协议。
9. 在网络策略所允许下，控制器将新VM路由分发到其他vRouters，包含VM位于同一网络和其他网络。
10. 在网络策略所允许下，控制器将其他VM的路由发送到新VM的vRouter。

在此过程结束时，已更新数据中心中所有vRouter的VRF中的路由已经有新VM的信息。

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