Openstack中间DVR Part1 -- 东西走向的交通处理

作者：Liping Mao  发表于：2014-07-04

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在Openstack中L3router会造成流量集中的问题。不论东西向还是南北向的流量都须要流过网络节点的虚拟路由器。为了解决流量集中的问题，社区正在开打分布式虚拟路由器(DVR)的feature。

本文focus在DVR中东西向流量的处理流程。

南北向的处理不在本文范围内。

首先看一下东西向流量存在的问题。 一个用户创建了一个VRoute1(在Network Node上)和两个虚拟网络Net1、Net2，然后在两个网络中分别起了一个虚机，如果这两个虚机分别在Compute Node1和Compute Node2上。能够看到当VM1想要和VM2通信时。数据须要集中到Network Node，因而产生了东西向流量集中的问题。例如以下图所看到的：

为了解决问题引入了DVR，将东西向流量分布在各个计算节点上做到了真正的Multi-Host。

为了分析packet flow做下面如果：

1. VM1 和 VM2如上图所看到的。是属于Net1和Net2的两个虚机，他们分别在Compute Node1 和Compute Node2上。

2. Net1和Net2连接到了VRouter上。

3. Compute Node1和Compute Node2的连接方式是Vlan。

4. VM1和VM2使用fixed ip通信，不涉及floating ip。

5. 使用DVR时，会在每个计算节点上建立IR（Internal Router），如果连接Net1和Net2的接口是qr-net1和qr-net2。

拓扑例如以下图：

启用DVR须要在compute node上安装neutron-l3-agent。而且要打开DVR mode。同一时候须要改动neutron-openvswitch-agent为DVR mode：

就以从VM1发一个包到VM2为例分析东西向包的数据流。

包从VM1发出时。因为默认网关是qr-net1，就会发出下面格式的包：

当包流到br-int会转发到qr-net1,这样就进入了Compute Node1的Internal Router1。

在IR1中查找路由，发现目标地址是属于Net2。而在IR1的ARP表中有全部VM的Static ARP Entry。因此目标地址为VM2就会已经存在ARP Entry，不会发出ARP Request。ARP表是在neutron-l3-agent中维护的。

当有新增/删除虚机时，都会改动此ARP表。

包就会从qr-net2接口转发出。格式例如以下：

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWF0dF9tYW8=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

当包流入br-int后，会将其转发到br-eth0。br-eth0会将包的Vlan改为外部Vlan，同一时候通过openflow rule会将Source MAC改为一个唯一且与ComputeNode绑定的MAC地址。

这个唯一MAC地址是由DVR生成的。

同一时候在br-eth0上也有阻止对qr-net1和qr-net2的ARP请求的rule，这样就能保证本机的VM使用本机的Internal
Router。

Notes:

为什么要这个与Compute Node绑定的唯一MAC呢？主要原因是每一个Compute Node上都有IR1。同一时候qr-net1和qr-net2接口IP地址和MAC地址都是同样的。

如果不改动Source MAC。那各个计算节点上的OVS以及外部物理交换机会从不同的port收到同样源MAC地址的包。这会造成交换机MAC地址表thrashing。

尽管即使使用了唯一MAC还是会出现不同Vlan
id但MAC地址同样的情况，但这样的情况影响要小的多。

当包从Compute Node1上发出后，Phy Switch将其转发到Compute Node2。在br-eth0上将外部Vlan转为内部Vlan，之后转发到br-int，在br-int上会採用OpenVSwitch2.1的新feature，利用“Group Tables”将源MAC地址改动为qr-net2的MAC地址，并转发到Net2的全部port，VM2就能收到请求包了。

Openflow Rule 应该类似例如以下：

dl_vlan = net2LocalVlanID, nw_dst = net2IPRange, actions : strip_vlan, mod_dl_src = qr-net2 MAC, output->all the port in Net2

Refer:

https://blueprints.launchpad.net/neutron/+spec/neutron-ovs-dvr

https://wiki.openstack.org/wiki/Neutron/DVR_L2_Agent

https://review.openstack.org/#/q/topic:bp/neutron-ovs-dvr,n,z

Note:

本文计算节点之间进行vlan连接的，现在实际提交patch如果只支持vxlan。未来将支持vlan。