Openstack网络模型场景及代码解析

Openstack项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。本文将介绍Openstack的网络类型以及不同网络类型应用场景分析。

作者：葛长威、章继虎

单位：中国移动智慧家庭运营中心

Part 01 ●  Openstack是什么？ ● 

Openstack是一个云计算平台，它是由多个组件组合起来，为公有云、私有云和混合云的建设与管理提供软件的开源项目。现在已经有来自100多个国家的数万名个人和200多家企业参与到Openstack的开发，如 NASA、华为、谷歌、惠普、Intel、IBM、微软等[1]。Openstack项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。

Part 02 ●  Openstack能干什么？ ● 

Openstack可以规划并管理大量虚拟机，从而允许企业或服务提供商按需提供计算资源；Openstack可以为云服务或云应用提供所需的对象及块存储资源。为了解决传统的网络管理技术无法真正的实现高扩展、高自动化地管理下一代网络，Openstack 提供了插件式、可扩展、API 驱动型的网络及IP管理功能。

Part 03 ●  Openstack支持几种网络类型 ● 

Openstack网络类型主要分为两种：provider networks、和self-service networks，其中self-service比provider多了一个三层路由功能组件（Networking L3 Agent）[2][3]，该组件负责实现网络三层协议，为虚拟机完成SNAT、DNAT等地址的转换与伪装，提供安全弹性隔离的云网络环境。

- provider network

provider网络就是常说的桥接网络，虚拟机内部网络通过bridge的方式直接桥接到宿主机的某张物理网卡上，从而实现虚拟机可以正常的访问外部网络，同时虚拟机外部网络也可以访问虚拟机的内部网络。

- self-service networks

self-service网络通过在虚拟机和宿主机之间建立虚拟路由器，在虚拟机内部可以是一个私有地址连接至虚拟路由器的一个接口上，而虚拟路由器的另外一端通过网桥桥接到宿主机的某一张物理网卡；所以self-service网络很好的隐藏了虚拟机的地址，它能够实现虚拟机访问外部网络，而外网用户是不能够直接访问虚拟机的；为了实现从虚拟机外部网络访问虚拟机，可以对虚拟机和外部的网络做一对一nat绑定或者进行端口映射[2][4]。总之provider网络具备的能力，self-service一般都具备，并在此基础上还兼具高度的自定义内部网络功能。

Part 04 ●  不同网络类型应用场景 ● 

provider应用场景

provider networks拓扑中，虚拟机网口直接桥接在物理机网卡上，并且直接使用外部网络分配的IP地址，该网络类型尽可能减少了对Openstack内部网络组件的依赖，主要利用外部网络基础设施，相对self-service networs不仅稳定性更强，同时引入内部网络处理时延更小；由于网络拓扑相对简单，因此适用于对网络特性要求不高的场景。

self-service应用场景

self-service网络拓扑中，虚拟机不是直接桥接在物理网卡上，自身具备一个私有网络，该私有网络通过虚拟路由器与物理网卡相连，网络拓扑结构相对复杂，相较provider直接桥接在物理网卡，self-service网络引入虚拟路由器，会引入一定的处理时延；由于网络拓扑相对复杂，灵活性较强，因此适用于对网络特性有一定要求的场景。

Part 05 ●  Openstack快速入门 ● 

Openstack本身部署设计开源组件较多，为了降低用户和开发人员部署难度，社区提供了一个一键快速部署环境Devstack。Devstack是Openstack开发版，通过自动化脚本，可以快速完成云计算系统环境的快速搭建和功能验证。

5.1 环境准备

当前Devstack[5]基于ubuntu22.04进行了严苛测试，建议基于vmware创建ubuntu22.04虚拟机，详细配置如下：

 

 

虚拟机系统 Ubuntu 22.04
RAM 至少8GB 
硬盘 至少50GB
网卡 建议两张：一个nat、一个桥接（nat:eth0 192.168.1.2， 桥接：eth2 192.168.2.2）

 

 

5.2 环境部署

(1)添加用户

sudo useradd -s /bin/bash -d /opt/stack -m stack

(2)添加执行权限

sudo chmod +x /opt/stack

(3)添加sudo权限

echo "stack ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL" | sudo tee /etc/sudoers.d/stack

sudo -u stack -i

(4)下载devstack

git clone

https://opendev.org/Openstack/devstack

cd devstack

(5)创建配置文件

vim local.conf

 

 

[[local|localrc]]
HOST_IP=192.168.2.2
SERVICE_HOST=192.168.2.2
MYSQL_HOST=192.168.2.2
RABBIT_HOST=192.168.2.2
GLANCE_HOSTPORT=192.168.2.2:9292
ADMIN_PASSWORD=secret
DATABASE_PASSWORD=secret
RABBIT_PASSWORD=secret
SERVICE_PASSWORD=secret




## Neutron options
Q_USE_SECGROUP=True
FLOATING_RANGE="192.168.1.0/24"
Q_FLOATING_ALLOCATION_POOL=start=192.168.1.200,end=192.168.1.220
PUBLIC_NETWORK_GATEWAY="192.168.1.1"
PUBLIC_INTERFACE=eth0




# Open vSwitch provider networking configuration
Q_USE_PROVIDERNET_FOR_PUBLIC=True
OVS_PHYSICAL_BRIDGE=br-ex
PUBLIC_BRIDGE=br-ex
OVS_BRIDGE_MAPPINGS=public:br-ex

 

 

(6)开始安装

./stack.sh

Part 06 ●  总结 ● 

总的来说，Openstack网络类型分为provider和self-service两种类型，针对不同的网络场景，选择对应的部署方式：如云电脑、云桌面等网络拓扑相对固定，可以选择provider网络类型，但是需要注意provider对部署的基础设施和机房网络环境有一定要求；针对私有云、公有云等复杂业务场景可以选择self-service网络类型，以便满足云内部复杂的网络需求。

参考资料

[1]华为IP知识百科：什么是Openstack,华为IP知识百科官网，2021年10月9日，https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/zh/Openstack.html

[2]cnblog平台:云计算管理平台之OpenStack网络服务neutron,2020年10月31日https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/13904845.html

[3]Openstack官方安装文档：Provider network 网络介绍, Openstack官网，2023年1 月14日，https://docs.Openstack.org/install-guide/launch-instance-networks-provider.html

[4]Openstack官方安装文档：Provider network 网络介绍, Openstack官网，2023年1 月14日，https://docs.Openstack.org/neutron/pike/admin/deploy-lb-selfservice.html

[5]Openstack官方安装文档：Provider network 网络介绍, Openstack官网，2023年1 月12日，https://docs.Openstack.org/devstack/latest/

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编辑：黄飞