Neutron中的物理网络详解

Neutron的模型定义，关于物理网络（provider:physical_network）,有三个地方都有所涉及，如下表所示。

应该说，这三处描述仍然不能很好地表达这个物理网络的准确含义。物理网络具体意味着什么呢？

一 物理网络的实际意义

首先，根据运营商网络的使用场景以及表中的三个描述，我们可以得出物理网络的一种理解。如下图所示：

图中，物理网络就是运营商需要匹配的那个网络。综合表中的三个描述，这样的理解似乎没有什么问题。但是，Neutron在创建运营商网络时，特别提到：VLAN和Flat类型的网络，需要参数provider:physical_network,而VXLAN类型的网络则不需要这个参数。

这非常令人困惑！从上图中我们看到，那个所谓的物理网络（名称是“市场部网络”），不过是帮助“人”阅读和理解的，对于实际的网络连接来说，并没有实质的作用。只要VM发送的报文，从br-xx1出去以后，打上VLAN ID=100的标签，到达那个物理网络后，VM与物理网络中的计算机就能互通。这与传入provider:physical_network参数与否有什么关系呢？

这需要从Neutron的实现模型说起，如下图：

我们知道，对于非隧道型网络（VLAN或Flat），br-int外接的网桥一般称为br-ethx。Br-ethx有几个特点。

1 一般来说，一个br-ethx与一个物理网口（Host的物理网口）相对接。

2 br-ethx是提前创建好的，在Neutron启动之前就已经创建好了，而且与物理网口的对接也已经建立好了（物理网口挂接在br-ethx上）。

运营商网络的VM与物理网络的计算机互通图如下：

图中VM属于一个运营商网络（记为PN1）。虽然这个运营商网络，我们已经正确创建了它的网路类型（VLAN）和网络ID（100），但是，VM发出的报文，必须要经过物理网口NIC1才能到达物理网络中的计算机。我们该如何告诉Neutron，VM发出的报文经过br-int以后，必须要转发到br-eth1，然后经过NIC1出去，才能达到正确的目的地呢？

这个时候，字段provider:physical_network就派上用场了。用户创建网络时，传入这个字段（比如“市场部网络”），Neutron就能做出正确的转发。

所以，对于非隧道网络而言，物理网络有两层含义，如下图所示：

这两层含义是：

1 对于运营商网络，物理网络就是运营商网络所要匹配的外部网络名称；

2 物理是运营商网络还是租户网络，物理网络都意味着br-ethx的选择（背后是主机网卡的选择）。

对于隧道网络，我们一般称br-int外接的网桥为br-tun。

Neutron不需要选择网卡。这要从隧道型网络的报文说起，如下图所示：

从图中我们看到，隧道型网络离开主机的报文，里面是有一层隧道Header的，这个隧道Header包括源IP和目的IP。只要有了目的IP，主机的IP协议栈就会找到合适的网卡将报文发送出去。也就是说，Neutron只需要能够做到使br-tun正确地封装报文隧道Header即可，不必操作报文从哪个网卡出去。

在此，我们对物理网络实际的意义，做个总结，如下表：

物理网络对于非隧道型网络创建时选择哪个br-ethx有着直接意义。

二 Neutron选择br-ethx的方案

在Neutron启动之前，需要提前将br-ethx创建好，并且要将相应的物理网口也对接在br-ethx上。这些都是属于规划设计的工作，同时需要规划设计的还包括br-ethx与物理网络之间的对应关系，并写在Neutron的配置文件中以告知Neutron。我们假设br-ethx的实现方法是OVS（Open vSwitch），那么这个配置文件就是etc/neutron/plugins/ml2/openvswitch_agent.ini。其内容如下：

#etc/neutron/plugins/ml2/openvswitch_agent.ini

bridge_mappings=physnet1:br-ethx1,physnet2:br-ethx2

这个内容表明，要想连接physnet1，就得先连接br-ethx1.要想physnet2，就得先连接br-ethx2.

有了这些提前好的规划设计，但Neutron启动以后，管理员创建运营商网络时会传入字段provider:physical_network。Neutron接到这个字段以后，再与配置文件一映射，就知道选择哪个br-ethx了。比如传入physnet1，Neutron就知道选择br-ethx1。

但是，创建租户网络时并不传入这个字段。怎么办？这就需要另外一个配置文件etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini。我们假设网络类型是VLAN,配置文件的内容举例如下：

#etc/neutron/plugins/ml2/ml2_conf.ini

[ml2_type_vlan]

network_vlan_ranges=physnet1:1000:2999,physnet2:3000:4000

这个配置信息表明有两个物理网络，其中physnet1的VLAN范围是1000~2999，physnet2的VLAN范围是3000~4000。创建租户网络时并没有传入网络ID，neutorn需要通过配置信息来决定网络ID是什么。对于VLAN来说，配置信息就是类似上面举例的内容。根据这个配置信息，Neutron再根据它的策略决定网络ID的同时，同样获取到了物理网络的名称。Neutron就是通过这种间接的方法得到物理网络的名称，进而决定选择哪儿br-ethx。