问题导读:
1.怎样使用arp_responder ?
2.怎样搭建l2pop环境?
3. ARP Responder
arp_responder 的原理不复杂。Neutorn DB 中保存了所有的端口的 MAC 和 IP 地址数据。而 ARP 就是一个虚机要根据另一个虚机的 IP 地址查询它的 MAC。因此,只需要 Neutron server 通过 RPC 告诉每个计算节点上的 ML2 agent 所有活动端口的 MAC 和 IP,那么就可以将 br-tun 变成一个供本机适用的 ARP Proxy,这样本机上的虚机的 ARP 请求的响应就可以由 br-tun 在本地解决。Assaf Meller 有篇文章来阐述 ARP Responder。
使用 ARP Responder 需要满足两个条件:
(1)设置 arp_responder = true 来使用 OVS 的ARP 处理能力 。这需要 OVS 2.1 (运行 ovs-vswitchd --version 来查看 OVS 版本) 和 ML2 l2population 驱动的支持。当使用隧道方式的时候,OVS 可以处理一个 ARP 请求而不是使用广播机制。如果 OVS 版本不够的话,Neutorn 是无法设置 arp responder entry 的,你会在 openvswitch agent 日志中看到 “Stderr: ‘2015-07-11T04:57:32Z|00001|meta_flow|WARN|destination field arp_op is not writable\novs-ofctl: -:2: actions are invalid with specified match (OFPBAC_BAD_SET_ARGUMENT)\n‘”这样的错误,你也就不会在 ”ovs-ofctl dump-flows br-tun“ 命令的输出中看到相应的 ARP Responder 条目了。
(2)设置 l2_population = true。同时添加 mechanism_drivers = openvswitch,l2population。OVS 需要 Neutron 作为 SDN Controller 向其输入 ARP Table flows。
3.1 升级 OVS
杀掉 neutron openvswitch, ovs-* 各种进程
#编译安装
去 http://openvswitch.org/download/ 下载最新版本的代码,解压,进入解压后的目录
安装依赖包,比如 gcc,make
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#查看安装的版本
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#处理 db
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#启动 ovs
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#启动 neutron openvswitch agent,确保log 文件中 ovs-vsctl 和 ovs-ofctl 调用没有错误
#修改 /usr/share/openvswitch/scripts/ovs-lib 文件,保证机器重启后 OVS 正常运行
将 rundir=${OVS_RUNDIR-‘/var/run/openvswitch‘} 改为 rundir=${OVS_RUNDIR-‘/usr/local/var/run/openvswitch‘}
3.2 ARP Responder
有了 arp_responder 以后,br-tun 的流表增加了几项和处理:
(1)table 2 中增加一条 flow,是的从本地虚机来的 ARP 广播帧转到table 21
# ARP broadcast-ed request go to the local ARP_RESPONDER table to be locally resolved
table=2, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=3, priority=1,arp,dl_dst=ff:ff:ff:ff:ff:ff actions=resubmit(,21)
(2)在 table 21 中增加一条 flow 将其发发往 table 22
# If none of the ARP entries correspond to the requested IP, the broadcast-ed packet is resubmitted to the flooding table
table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=4, priority=0 actions=resubmit(,22)
如果下面第 (3)步增加的 flow rule 都处理不了这条 request,那么转到table 22 去 flood 到所有端口。
(3)由 L2 population 发来的 entry 来更新 table 21。
table 21 是在新的 l2pop 地址进来的时候更新的。比如说,compute C 上增加了新的虚机 VM3,然后计算节点 A 和 B 收到一条 l2pop 消息说 VM3 (IP 是***,MAC 是 ***) 在 Host C 上,在 network "Z“ 中。然后,Compute A 和 B 会在 table 21 中增加相应的 flows。
br.add_flow(table=21, priority=1, proto=‘arp‘, dl_vlan=local_vid, nw_dst= ip, actions=actions)
其中action为: (好晦涩,这是谁定义的奇葩语法。。幸好 这里 有详细解释)
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(4)table 21 的处理过程
table 21 中的每一条 flow,会和进来的帧的数据做匹配(ARP 协议,network,虚机的 IP)。如果匹配成功,则构造一个 ARP 响应包,其中包括了 IP 和 MAC,从原来的 port 发回到虚机。如果没有吻合的,那么转发到 table 22 做泛洪。
增加的 flow tables 在红色部分:
<ignore_js_op>
因此,通过使用 l2-pop mechanism driver 和 OVS 2.1, Neutorn 可以在本地回答虚机的 ARP 请求,从而避免了昂贵的 ARP 广播。这个功能给 GRE 和 VXLAN 的实现是在 Juno 版本中完成的。 这个blueprint似乎在支持VLAN 中的这个功能,但是看起来没有完成。
4. L2 population
根据这篇文档,l2pop 目前支持 VXLAN with Linux bridge 和 GRE/VXLAN with OVS,其 blueprint 在这里。
4.1 原理
l2pop 的原理也不复杂。Neutron 中保存每一个端口的状态,而端口保存了网络相关的数据。虚机启动过程中,其端口状态会从 down 到build 到 active。因此,在每次端口发生状态变化时,函数 update_port_postcommit 都将会被调用:
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{‘status‘: ‘DOWN/BUILD/ACTIVE‘, ‘binding:host_id‘: u‘compute1‘, ‘allowed_address_pairs‘: [], ‘extra_dhcp_opts‘: [], ‘device_owner‘: u‘compute:nova‘, ‘binding:profile‘: {}, ‘fixed_ips‘: [{‘subnet_id‘: u‘4ec65731-35a5-4637-a59b-a9f2932099f1‘, ‘ip_address‘: u‘81.1.180.15‘}], ‘id‘: u‘1167e9ac-e10f-4cf5-bd09-6649eab38b32‘, ‘security_groups‘: [u‘f5377a66-803d-481b-b4c3-a6631e8ab456‘], ‘device_id‘: u‘30580ea7-c456-416b-a01e-0fe645edf5dc‘, ‘name‘: u‘‘, ‘admin_state_up‘: True, ‘network_id‘: u‘86c0d29b-4880-4739-bd68-eb3c392f5099‘, ‘tenant_id‘: u‘74c8ada23a3449f888d9e19b76d13aab‘, ‘binding:vif_details‘: {u‘port_filter‘: True, u‘ovs_hybrid_plug‘: True}, ‘binding:vnic_type‘: u‘normal‘, ‘binding:vif_type‘: u‘ovs‘, ‘mac_address‘: u‘fa:16:3e:4f:59:9d‘}
在某些状态变化下:
- update_port_postcommit (down to active) -> _update_port_up -> add_fdb_entries -> fdb_add -> fdb_add_tun -> setup_tunnel_port (如果 tunnel port 不存在,则创建 tunnel port), add_fdb_flow -> add FLOOD_TO_TUN flow (如果是 Flood port,则将端口添加到 Flood output ports); setup_entry_for_arp_reply(‘add‘。如果不是 Flood port,那么 添加 ARP Responder entry (MAC -> IP)) 以及 add UCAST_TO_TUN flow Unicast Flow entry (MAC -> Tunnel port number)。
- update_port_postcommit (active to down) -> _update_port_down -> remove_fdb_entries
- delete_port_postcommit (active to down) -> _update_port_down -> remove_fdb_entries -> fdb_remove -> fdb_remove_tun -> cleanup_tunnel_port, del_fdb_flow -> mod/del FLOOD_TO_TUN flow; setup_entry_for_arp_reply (‘remove‘), delete UCAST_TO_TUN flow
- update_port_postcommit (fixed ip changed) -> _fixed_ips_changed -> update_fdb_entries
通过这种机制,每个节点上的如下数据得到了实时更新,从而避免了不必要的隧道连接和广播。
- Tunnel port
- FLOOD_TO_TUN (table 22)flow
- ARP responder flow
- UCAST_TO_TUN (table 20) flow
有和没有 l2pop 的效果:
<ignore_js_op>
4.2 过程实验
1. def tunnel_sync(self) 函数除了上报自己的 local_ip 外不再自己见 tunnels,一切等 l2pop 的通知。
2. 在 compute1 上添加第一个虚机 81.1.180.8
neutron-server:
- 通知 compute1: {‘segment_id‘: 6L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.21‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:87:40:f3‘, u‘81.1.180.1‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}}
- 通知所有 agent: {‘segment_id‘: 6L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.31‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:b3:e7:7a‘, u‘81.1.180.8‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}}
compute1:
- 添加和网络节点的tunnel options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.31", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.21"}
- 添加到网段网关的 Unicast flow:table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=130, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:87:40:f3 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:4
- 增加网段 81.1.180.1 网关的 ARP flows:table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=130, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.1 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:87:40:f3,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e8740f3->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b401->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
- 修改 Flood flow
compute 2 节点:因为它上面还没有运行虚机,所以不做操作。
3. 在 compute 2 上添加一个虚机 81.1.180.9
neutron server:
- 通知 compute 2 : {‘segment_id‘: 6L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.31‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:b3:e7:7a‘, u‘81.1.180.8‘]], u‘10.0.1.21‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:87:40:f3‘, u‘81.1.180.1‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}}
- 通知所有 agent: {‘segment_id‘: 6L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.39‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:73:49:41‘, u‘81.1.180.9‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}
compute1:
- 建立 tunnel(ID 5): {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.31", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.39"}
- 增加 arp responder flow(compute2 上新的虚机 IP -> MAC):table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=79, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.9 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:73:49:41,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e734941->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b409->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
- 增加 unicast flow (新虚机的 MAC -> Tunnel port):table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=79, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:73:49:41 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5
- 添加新的 Tunnel port 到 Flood flow:table=22, n_packets=13, n_bytes=1717, idle_age=255, hard_age=78, dl_vlan=2 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5,output:4
compute2:
- 建立和计算节点以及compute1的tunnel:options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.39", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.21"},options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.39", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.31"}
- 增加 ARP flow(compute 1 上的虚机的 MAC -> IP):table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.8 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:b3:e7:7a,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163eb3e77a->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b408->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
- 增加 Unicast flow (compute 1 上的虚机 MAC -> Tunnel port):table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:b3:e7:7a actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:4
- 增加 ARP flow(新虚机的网关的 MAC -> IP) table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.1 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:87:40:f3,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e8740f3->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b401->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
- 修改 Flood flow(添加到 Compute 1 的 port):table=22, n_packets=13, n_bytes=1717, idle_age=128, dl_vlan=2 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5,output:4
3. 删除 compute1 上的一个vm(也是唯一的一个)
neutron server:
- 通知所有 agent: {‘segment_id‘: 6L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.31‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:b3:e7:7a‘, u‘81.1.180.8‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}
compute 1:
- 因为没有别的虚机了,删除所有 tunnel ports
- 修改或者删除 ARP, Unicast 和 Flood flows
compute 2:
- 删除了 compute1 的 tunnel
- 删除该虚机对应的 ARP flow
4. 在 compute1 上创建第一个不同网络的虚机
neutron server:
- 通知 compute 1: {u‘e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6‘: {‘segment_id‘: 4L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.21‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:90:e5:50‘, u‘91.1.180.1‘], [u‘fa:16:3e:17:c9:26‘, u‘90.1.180.1‘], [u‘fa:16:3e:69:92:30‘, u‘90.1.180.3‘], [u‘fa:16:3e:69:92:30‘, u‘91.1.180.2‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}}
- 通知所有 agent:{u‘e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6‘: {‘segment_id‘: 4L, ‘ports‘: {u‘10.0.1.31‘: [[‘00:00:00:00:00:00‘, ‘0.0.0.0‘], [u‘fa:16:3e:e9:ee:0c‘, u‘91.1.180.9‘]]}, ‘network_type‘: u‘gre‘}}
compute 1:建立和网络节点的 tunnel port;更新 Flood flows;添加 ARP flows
compute 2:没什么action,因为该节点上没有新建虚机的网络内的虚机
过程的大概说明:
- 虚机在收到 fannout FDB entries 后,检查其中每个 port 的 network_id(即 “segment_id”)。如果本机上有该 network 内的 port,那么就处理 entries 中的 “ports”部分;否则,不处理该 entries。
- 因此,当计算节点上没有运行任何虚机时,不会建立任何 tunnel。如果两个虚机上有相同网络内的虚机,那么建立会建立 tunnel。
- 这种机制能实时建立 tunnel port,Flood entry (创建 Tunnel port 同时添加到 Flood output ports 列表), Unicast flow (虚机和网关 MAC -> Tunnel port) 和 ARP Responder entry (虚机和网关 MAC -> IP)。下图中的蓝色部分的流表都会被及时更新。
- Neutron server 在端口创建/删除/修改时,如果是该节点上的第一个虚机,首先发送直接消息;然后发通知消息给所有的计算和网络节点。
<ignore_js_op>
4.3 性能
4.3.1 MQ 性能问题
应该说 l2pop 的原理和实现都很直接,但是在大规模部署环境中,这种通知机制(通知所有的 ML2 Agent 节点)可能会给 MQ 造成很大的负担。一旦 MQ 不能及时处理消息,虚机之间的网络将受到影响。下面是 l2pop 中通知机制代码:
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这段代码是说,l2pop 采用的 MQ topic 是 “L2POPULATION”,消息通知采用 fanout 或者 cast 机制。如果是 fanout 的话,消息将发到所有的 ML2 agent 节点。这样的话,其覆盖面就有些过于广泛了,就这个问题有人提了一个 ticket,官方答复是 work as design,要改的话只能是添加 new feature 了。
4.3.2 大规模网络环境中节点上的 OpenFlow flows 过多
不知道这个数目有没有上限?数目很多的情况下会不会有性能问题?OVS 有没有处理能力上限?这些问题也许得在实际的生产环境中才能得到证实和答案。
http://www.aboutyun.com/forum.php?mod=viewthread&tid=16564&highlight=neutron%2B%2B%CF%B5%C1%D0
原文地址:https://www.cnblogs.com/liuhongru/p/11121142.html