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OpenStack 学习之 OVN ： L2网络 （ Logical switches 逻辑交换机）

2023-05-16

OVN Manual install & Configuration

Open vSwitch 官网

参考
OVN学习（一）

OVN实战一之GNS3操作指南及OVN入门

简单理解和知识

  1. 按照 OVN Manual install & Configuration 分别叫做 Controller 节点和 Compute 节点 ，其他一般叫做 Central 节点和 Node 或 Host 节点

  2. Open vSwitch（OVS）是一款开源的“虚拟交换机”

  3. Overlay协议方面它支持GRE, VXLAN, STT, Geneve四种主流Overlay数据包

  4. 2015年OVS社区宣布了一个子项目——Open Virtual Network（OVN）。它旨在为OVS提供一个控制平面，通过一个统一的网络模型为容器、虚拟机提供相同的网络服务。

  5. OVN的功能

     L2功能，叫Logical switches（逻辑交换机）
 
 L3功能，叫Logical Router（逻辑路由器）
 
 ACL，就像我们物理交换机可以配置ACL，OVN可以针对逻辑交换机添加ACL
 
 NAT，SNAT、DNAT都支持
 
 Load Balancer，支持面向内部的负载均衡和提供外部访问的负载均衡

学习环境

学习 OpenStack

2 个 Hyper-V 虚拟机

  1. Controller 节点 ： Ubuntu 20.04
    Management : 192.168.0.101/24 ( 网关：192.168.0.81)
    Provider : 203.0.113.101 /24 ( 网关：203.0.113.1 )

  2. Compute 节点 ：Ubuntu 20.04
    Management : 192.168.0.103/24 ( 网关：192.168.0.81)
    Provider : 203.0.113.103 /24 ( 网关：203.0.113.1 )

本文目的只在理解 Open vSwitch ，不在配置OpenStack

apt 安装

Ubuntu 20.04 上学习Open vSwitch ：VxLAN
简单抄录一下

apt install openvswitch-switch

apt install python3-pip

pip3 install networking-ovn==4.0.4

apt install ovn-central ovn-common ovn-host

配置 OVN 2 L2 网络

  1. 在 Controller 节点 （ 203.0.113.101 ）上

    ovn-nbctl set-connection ptcp:6641:203.0.113.101
    ovn-sbctl set-connection ptcp:6642:203.0.113.101

    root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# netstat -lntp

     Active Internet connections (only servers)
 Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
 tcp        0      0 203.0.113.101:6641      0.0.0.0:*               LISTEN      820/ovsdb-server    
 tcp        0      0 203.0.113.101:6642      0.0.0.0:*               LISTEN      821/ovsdb-server    
 ......

    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-remote=tcp:203.0.113.101:6642
    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-encap-type=geneve
    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-encap-ip=203.0.113.101

  2. 在 Compute 节点 （ 203.0.113.103 ）上

    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-remote=tcp:203.0.113.101:6642
    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-encap-type=geneve
    ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-encap-ip=203.0.113.103

    root@ubuntu2004-103:/home/dhbm# netstat -antp |grep 6642

     tcp        0      0 203.0.113.103:53342     203.0.113.101:6642      ESTABLISHED 948/ovn-controller

  3. 网络拓扑

在这里插入图片描述

构建 L2 网络 （逻辑交换机）

  1. 查询 203.0.113.101 和 203.0.113.103 的 eth1 网卡 mac 地址，后续需要用到

root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ip a

3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:15:5d:5a:a6:91 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 203.0.113.101/24 brd 203.0.113.255 scope global eth1

root@ubuntu2004-103:/home/dhbm# ip a

3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:15:5d:5a:a6:92 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 203.0.113.103/24 brd 203.0.113.255 scope global eth1
       valid_lft forever preferred_lft forever

  1. 在 Controller 节点 （ 203.0.113.101 ）上
    创建一个逻辑交换机，然后添加两个交换机端口，并为端口设置物理地址，分别对应 2 个节点服务器上的 eth1 网卡

    在 OpenStack 中，这 2 个 eth1 网卡，充当了 Provider 角色，为每一个 instance （ 虚拟机 ） 提供Provider network 和 Self-service network 地址

    1). 创建 logical switch

     root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl ls-add ls-test

    2). 第一个端口 ( mac 地址 00:15:5d:5a:a6:91)

     root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-add ls-test lsport-101
 
 root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-set-addresses lsport-101 00:15:5d:5a:a6:91
 
 root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-set-port-security lsport-101 00:15:5d:5a:a6:91

    3). 第二个 ( mac 地址 00:15:5d:5a:a6:92)

     root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-add ls-test lsport-103
 
 root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-set-addresses lsport-103 00:15:5d:5a:a6:92
 
 root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl lsp-set-port-security lsport-103 00:15:5d:5a:a6:92

  2. 查看确认
    root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-nbctl show

     switch 9d86d6cb-f4d9-4969-b675-e6becddf52da (ls-test)
     port lsport-103
         addresses: ["00:15:5d:5a:a6:92"]
     port lsport-101
         addresses: ["00:15:5d:5a:a6:91"]

    root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ovn-sbctl show

     Chassis "cc2e2b70-3a89-4dd5-b53c-71e9116d687a"
     hostname: ubuntu2004-101
     Encap geneve
         ip: "203.0.113.101"
         options: {csum="true"}
     Port_Binding lsport-101
 Chassis "c5ea0556-ef1a-4d7f-a5ff-cf1cc52e4389"
     hostname: ubuntu2004-101
     Encap geneve
         ip: "203.0.113.103"
         options: {csum="true"}
     Port_Binding lsport-103

模拟伪造虚拟机

这个相当于 OpenStack 中 Launch an instance

通过名称空间将全局系统资源包装在一个抽象中，使名称空间中的进程看起来拥有自己的全局资源的独立实例

详细解读Linux网络命名空间，veth， birdge与路由

以上构建的是 L2 逻辑交换机，所以，虚拟机只能处于同一个网段 10.0.0.0/24

  1. 在 Controller 节点 （ 203.0.113.101 ）上模拟一个虚拟机：vm1-101，并将它的网卡 link 到上一步创建的交换机端口 lsport-101 （address 00:15:5d:5a:a6:91），分配内网地址： 10.0.0.101/24

     # ip netns add vm1-101
 
 # ovs-vsctl add-port br-int vm1-101 -- set interface vm1-101 type=internal
 
 # ip link set vm1-101 netns vm1-101
 
 # ip netns exec vm1-101 ip link set vm1-101 address 00:15:5d:5a:a6:91
 
 # ip netns exec vm1-101 ip addr add 10.0.0.11/24 dev vm1-101
 
 # ip netns exec vm1-101 ip link set vm1-101 up
 
 # ovs-vsctl set Interface vm1-101 external_ids:iface-id=lsport-101

2， 查看虚拟机 vm1-101 地址信息
root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ip netns exec vm1-101 ip addr show

	1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
	    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
	7: vm1-101: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
	    link/ether 00:15:5d:5a:a6:91 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
	    inet 10.0.0.101/24 scope global vm1-101
	       valid_lft forever preferred_lft forever
	    inet6 fe80::215:5dff:fe5a:a691/64 scope link 
	       valid_lft forever preferred_lft forever

  1. 在 compute 节点 （ 203.0.113.103 ）上模拟一个虚拟机：vm1-103，并将它的网卡 link 到上一步创建的交换机端口 lsport-103 （address 00:15:5d:5a:a6:92），分配内网地址： 10.0.0.101/24

     # ip netns add vm1-103
 
 # ovs-vsctl add-port br-int vm1-103 -- set interface vm1-103 type=internal
 
 # ip link set vm1-103 netns vm1-103
 
 # ip netns exec vm1-103 ip link set vm1-103 address 00:15:5d:5a:a6:92
 
 # ip netns exec vm1-103 ip addr add 10.0.0.103/24 dev vm1-103
 
 # ip netns exec vm1-103 ip link set vm1-103 up
 
 # ovs-vsctl set Interface vm1-103 external_ids:iface-id=lsport-103

  2. 查看虚拟机 vm1-103 地址信息

    root@ubuntu2004-103:/home/dhbm# ip netns exec vm1-103 ip addr show

     1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
 7: vm1-103: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
     link/ether 00:15:5d:5a:a6:92 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
     inet 10.0.0.103/24 scope global vm1-103
        valid_lft forever preferred_lft forever
     inet6 fe80::215:5dff:fe5a:a692/64 scope link 
        valid_lft forever preferred_lft forever

虚拟机之间连通性测试

这个相当于 OpenStack 中各个 instance 之间互相连通和访问

  1. 从 vm1-101 ping vm1-103 的 IP

root@ubuntu2004-101:/home/dhbm# ip netns exec vm1-101 ping -c 2 10.0.103

	PING 10.0.103 (10.0.0.103) 56(84) bytes of data.
	64 bytes from 10.0.0.103: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.64 ms
	64 bytes from 10.0.0.103: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.433 ms
	
	--- 10.0.103 ping statistics ---
	2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1002ms
	rtt min/avg/max/mdev = 0.433/1.038/1.644/0.605 ms

  1. 从 vm1-103 ping vm1-101 的 IP

    root@ubuntu2004-103:/home/dhbm# ip netns exec vm1-103 ping -c 2 10.0.101

     PING 10.0.101 (10.0.0.101) 56(84) bytes of data.
 64 bytes from 10.0.0.101: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.56 ms
 64 bytes from 10.0.0.101: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.425 ms
 
 --- 10.0.101 ping statistics ---
 2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1002ms
 rtt min/avg/max/mdev = 0.425/0.994/1.564/0.569 ms

清理现场

  1. 在 Controller 节点 （ 203.0.113.101 ）上
    删除逻辑交换机及其端口
    ovn-nbctl lsp-del lsport-101
    ovn-nbctl lsp-del lsport-103
    ovn-nbctl ls-del ls-test

    删除模拟虚拟机
    ip netns del vm1-101
    ovs-vsctl --if-exists --with-iface del-port br-int vm1-101

  2. 在 compute 节点 （ 203.0.113.103 ）上

    删除模拟虚拟机
    ip netns del vm1-103
    ovs-vsctl --if-exists --with-iface del-port br-int vm1-103

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