智汇华云 | OpenStack路由器之拓扑解析

砍柴网 • 4年前扫码分享

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Neutron 是 OpenStack 中提供虚拟化网络的核心组件，像DHCP、路由器和负载均衡都是 Neutron 实现的。Neutron 一方面在控制节点通过 Neutron-Server 提供 API 接口给用户去创建和操作虚拟化的网络；一方面在计算节点和网络节点通过各种 Neutron Agen t去实现这些网络。

本期智汇华云，特别邀请到华云数据网络技术经理黄茂峰为大家带来“OpenStack路由器之拓扑解析”。

路由器分类

OpenStack 中的路由器可以从不同的角度进行分类，从路由器是否是分布式的可以分为：DVR（Distributed Virtual Router, 分布式路由器）和 Legacy Router（传统路由器），从路由器是否是高可用的又可以分为：HA Router（高可用路由器）和 Non-HA Router（非高可用路由器）。

通过相互组合，OpenStack 可以根据用户需要实现各种各样的虚拟化路由器，接下来，我们将以拓扑图解的方式介绍这些虚拟化路由器的相似与差异。

路由器分布拓扑

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在图中，Router 1~4 分别代表了几类经常使用的路由器，下面分别来介绍这几种路由器在 OpenStack 集群中的分布差异以及如何对它们进行分类。

Router 1 只分布在网络节点，所以它是 Legacy Router；并且 Router 1 是分布在多台网络节点上的，所以它也是 HA Router。可以总结为 Router 1 是一个 HA Legacy Router。

Router 2 和 Router 1 类似，都是 Legacy Router，但是 Router 2只分布在一台网络节点上，所以称它为一个 Non-HA Legacy Router。

Router 3在计算节点和多台网络节点上都有分布，分别符合分布式路由器和高可用路由器的特征，所以 Router 3 是一个 HA DVR。

Router 4 和 Router 3 类似，都是 DVR，但是 Router 4只在一台网络节点上有分布，所以可以说它是一个 Non-HA DVR。

路由器流量拓扑

前面介绍了几种路由器在OpenStack 集群中的分布拓扑，下面我们将深入了解在OpenStack 集群中的网络流量如何通过这些路由器。

Legacy Router

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如图所示，网络 Network 1 和网络 Network 2 连接在 Legacy Router 下， VM 1 和 VM 2 分别是在这两个网络下创建的虚机。

可以看到，VM 1 和VM 2 需要经过网络节点上的 Legacy Router 进行互通，该互通的网络流量也称为东西向网络流量；同时，VM 1 和 VM 2 如果想和外网进行通信，也需要经过网络节点上的 Legacy Router 和外网交换机与外部网络进行交互，这种交互的网络流量也称为南北向网络流量。

当 Legacy Router 是 Non-HA 时，即路由器只分布在一台网络节点上，流量拓扑如上图所示。那么当 Legacy Router 是 HA 时的流量拓扑有什么差异呢？

当 Legacy Router 是 HA 时，路由器会分布在多台网络节点上，但某一时刻，只有一台网络节点上的路由器会承载虚机的网络流量，我们称该路由器为 Master Router，其它网络节点的相同路由器为 Standby Router，虚机流量拓扑见下图（此时，Master Router 在网络节点B上）：

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DVR

DVR 路由器即分布式路由器，它的一个主要特征是虚机间的东西向网络流量不需要经过网络节点，当东西向网络流量需要路由时，会被虚机所在计算节点上的路由器及时处理，从而有效减少东西向网络流量路径，提高了网络交互效率，DVR 的东西向网络拓扑图如下：

那么 DVR 路由器又是如何处理南北向网络的呢？请看下图：

图中显示了两种虚机经过DVR与外网进行网络连接的方式，一种是经过网络节点（VM 1），一种是从计算节点出来通过交换机直连外网（VM 2）。那么 VM 1 和 VM 2 的南北向网络路径为什么不一样呢？

在 DVR 中，当虚机关联了浮动IP地址之后，虚机所在计算节点上的路由器会创建该虚机直连外网的通道，即经过该计算节点上的外网网卡与外网连通，如图中的 VM 2。但是如果虚机没有关联浮动 IP 地址，那么该虚机还是需要通过网络节点上路由器的默认网关连接外网，如图中的 VM 1。

我们在前面说到，DVR 也有 HA 和 Non-HA 之分，其实，HA DVR 和 Non-HA DVR 在处理东西向网络流量和带有浮动IP地址的南北向网络流量时并没有差异，只是在处理没有关联浮动 IP 地址的虚机南北向网络时会进行多个网络节点的路径选择而已，这与 Legacy Router 是一样的，HA DVR处理南北向网络的流量拓扑可参考下图。