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如何设置TF SDN网关,并与Tungsten Fabric协同工作

Tungsten Fabric并不是“vanilla”(意为完美的)Openstack与OVS。

在Neutron/OVS中,虚拟机通过所谓的供应商网络(Provider Networks)离开数据中心。它们是在数据中心交换结构上移动的VLAN网络,以便连接到网络的其它部分。这意味着要在交换结构上配置和管理所有这些VLAN。

Tungsten Fabric的方法是不同的,它有一个单一的VLAN:TF控制+数据网络。在这个VLAN里面,Tungsten Fabric会建立隧道,允许compute-to-compute的通信,并将虚拟机的流量带到数据中心之外。

当流量要离开数据中心时,必须经过一个作为SDN网关的设备。SDN网关并不是什么新概念,数据中心通常都会有一个数据中心的网关,类似于企业有一个WAN网关来连接分支机构/办公室和互联网。

这里的区别在于SDN网关与SDN控制器集成在一起。在标准的Neutron/OVS环境中,数据中心网关对OpenStack是不可见的;它只是接收属于vlan的流量。而SDN网关则与Tungsten Fabric交互,参与到控制平面流量交换(通过BGP协议),以及数据平面(通过隧道)。

接下来,我们一起试着理解上面提到的这些方面。

我们以这个简单的拓扑结构作为参考。

一个MX设备作为SDN网关,然后我们还有Tungsten Fabric云。接下来我们专注于两个元素:控制节点和计算节点(虚拟机就在那里运行)。

虚拟机连接到一个名为INGRESS的虚拟网络,INGRESS也有一个路由目标分配给它。

这是理解Tungsten Fabric如何运作的关键。正如我们将要看到的那样,TF只是重新使用了SDN这个众所周知的概念,但却将它们带入了一个新时代。

我们将要看到的是与众所周知的3层VPN非常相似的东西:

·SDN网关就像一个支持VRF的PE

·计算节点也是支持VRF的PE(请记住,从TF的角度来看,虚拟网络不过是vRouter上的一个vrf)

·控制节点就像一个路由反射器

·虚拟机就像CE一样,使用某个协议(静态或BGP)作为PE-CE协议(与vRouter交换路由)

这些概念在后面都会进一步说明。

让我们从SDN网关——TF Control对话开始。该对话是用于控制平面的,这里使用的是BGP。路由在SDN网关和TF之间进行交换。与3层VPN完全一样,路由目标被用来将路由放入VRF当中。这意味着从SDN GW向特定的虚拟网络(这是一个VRF,并被分配了一个路由目标,正如我们之前看到的那样)发布通告路由,反之亦然。

这个BGP会话可能是内部的,也可能是外部的;在这种情况下,我们创建一个eBGP会话,因为TF和SDN网关属于不同的AS。

此外,BGP端点不属于同一个LAN,所以会话将是多跳的。

首先,要验证我们对SDN网关的可到达性。

在我们的设置中,我们有两个SDN网关,所以有两个对话。我们将只关注其中一个SDN GW,第二个SDN GW的情况是相同的。

Tungsten Fabric控制节点必须在TF控制+数据网络上有一个接口(必须在交换结构上配置)。

1 2 3 4 5 6 7 8 9

[root@cctrl ~]# ifconfig eth1 eth1: flags=4163 mtu 9000 inet 192.168.200.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.200.255 inet6 fe80::200:ff:fe42:11 prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 00:00:00:42:00:11 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 18811623 bytes 28524979120 (26.5 GiB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 16157459 bytes 1514455749 (1.4 GiB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

控制节点必须有一条通往SDN GW的路由:

1 2 3 4

[root@cctrl ~]# ip route ... 192.168.255.101 via 192.168.200.1 dev eth1 192.168.255.102 via 192.168.200.1 dev eth1

并且网络可达:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

[root@cctrl ~]# ping -c 3 192.168.255.101 PING 192.168.255.101 (192.168.255.101) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=1 ttl=61 time=23.7 ms 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=2 ttl=61 time=8.45 ms 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=3 ttl=61 time=10.6 ms --- 192.168.255.101 ping statistics --- 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2001ms rtt min/avg/max/mdev = 8.457/14.292/23.769/6.761 ms [root@cctrl ~]# ping -c 3 192.168.255.102 PING 192.168.255.102 (192.168.255.102) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=1 ttl=62 time=1.88 ms 64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=2 ttl=62 time=9.62 ms 64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=3 ttl=62 time=9.34 ms --- 192.168.255.102 ping statistics --- 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2002ms rtt min/avg/max/mdev = 1.884/6.952/9.626/3.587 ms

从TF GUI中我们可以配置BGP路由器。在我们的场景中,有两个BGP路由器:

这是我们配置BGP路由器的方法:

·供应商设置为Juniper

·IP地址和路由器ID设置为BGP端点地址

·AS设置为SDN GW AS

·在TF侧选择你要在这个会话上启用的地址族

最后,我们将其关联到控制节点(也可以将其关联到其它设备,但我们暂时忽略这一点):

到这里Tungsten Fabric节点这一边就可以了。

接下来是SDN网关。

我们先配置BGP会话:

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tim@mx10003-4-ES-2# show protocols bgp group Contrail-Control type external; multihop; local-address 192.168.255.102; family inet-vpn { unicast; } family route-target { external-paths 3; } export BGP-Contrail-Control-EXP; vpn-apply-export; remove-private; peer-as 64520; multipath; neighbor 192.168.200.10;

·类型为外部(external)

·会话为多跳(multihop)

·本地地址为我们从TF控制节点到达的地址(这个地址是在此节点的环回上配置的)

·启用的amilies为inet-vpn-unicast和route-target。

·对等AS为TF AS

·在发布通告路由时,会删除私有AS

·邻居为TF Control

·启用多路径(用于负载均衡)

·导出策略适用于vpn路由

在这里,导出策略是相当重要的:

1 2 3 4 5 6 7 8

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement BGP-Contrail-Control-EXP term INET-VPN { from family inet-vpn; then { community add COM-ENCAP-UDP; } } then reject;

该策略只是简单地告诉Junos为任何向Tungsten Fabric通告的vpn路由添加一个community。

我们来看看这个community:

1 2

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options community COM-ENCAP-UDP members 0x030c:64520:13;

这里的community并不是随机的。我们来看64520:这是TF AS,但这不是最重要的。真正重要的是“0x030c”和“13”,它表示“这条路由将使用MPLSoUDP封装”。MPLSoUDP是Tungsten Fabric支持的一种overlay技术。L3的overlay可以使用MPLSoUDP或MPLSoGRE,而L2的overlay使用VXLAN。我们在这里可以使用MPLSoGRE,但更推荐MPLSoUDP,因为它提供了更好的负载均衡(UDP源端口可以设置为内部数据包的哈希)。此外,MPLSoUDP默认用于compute-to-compute的通信。综上所述,该community让Tungsten Fabric明白必须使用MPLSoUDP来到达这些地址。

以上说的都是控制平面。

我们还有数据平面。现在应该很清楚了:我们在控制平面上使用BGP,在数据平面上使用MPLSoUDP。简单来说,SDN网关通过MP-eBGP从Tungsten Fabric控制节点学习一个VM IP。这个BGP路由包含了虚拟机所在的计算节点的信息。该计算节点是MPLSoUDP隧道的端点。数据平面将使用该隧道在SDN网关和VM之间发送数据包。

这些MPLSoUDP是动态的,这意味着只有在需要时才会被创建出来。例如,当SDN网关收到一条到达特定计算节点上托管的虚拟机的路由,就会创建一条隧道。后面我们会更好地理解这一点。

即使是动态的,我们仍然需要告诉SDN网关做好创建这些动态隧道的准备:

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tim@mx10003-4-ES-2# show routing-options dynamic-tunnels ComputeNode { source-address 192.168.255.102; udp; destination-networks { 192.168.200.0/24; } }

其中涉及到的一个表,就是众所周知的bgp.l3vpn.0。这再次告诉我们,Tungsten Fabric和SDN网关几乎是自由集成的,不需要额外的学习成本,因为我们使用的是非常熟知的概念!

让我们看看一条具体的路由(VM地址):

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tim@mx10003-4-ES-2> show route receive-protocol bgp 192.168.200.10 172.30.124.10/32 extensive table bgp.l3vpn.0 bgp.l3vpn.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) * 192.168.200.11:5:172.30.124.10/32 (1 entry, 1 announced) Import Accepted Route Distinguisher: 192.168.200.11:5 VPN Label: 34 Nexthop: 192.168.200.11 MED: 100 AS path: 64520 ? Communities: target:64520:102 target:64520:8000004 encapsulation:unknown(0x2) encapsulation:mpls-in-udp(0xd) mac-mobility:0x0 (sequence 1) unknown type 0x8071:0xfc08:0x7

看下community,有两个特别重要的细节:MPLSoUDP封装和target:64520:102。这就是我们在虚拟网络里配置的Tungsten Fabric的路由目标。

另外,我们看到VPN标签。这就是MPLSoUDP数据包的内部标签。

路由的区分符是192.168.200.11:5,其中192.168.200.11是承载虚拟机的计算节点的控制+数据地址,配置的IP为172.30.124.10。通过查看nexthop字段(192.168.200.11)也可以证实这一点。

这就清楚地表明了我们之前所说的:我们在控制平面上通过BGP在控制节点和SDN网关之间交换路由,在数据平面上通过SDN GW和计算节点之间的MPLSoUDP隧道发送/接收实际数据帧。

之前我们看到,在SDN GW上涉及到一个VRF。我们来具体看一下:

1 2 3 4 5

tim@mx10003-4-ES-2# show routing-instances LTE-TRAFFIC | match vrf instance-type vrf; vrf-import LTE-IMPORT; vrf-export LTE-EXPORT; vrf-table-label;

我们来检查导入策略:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement LTE-IMPORT term 1 { from { protocol bgp; community 64520:102; } then accept; } term 2 { then reject; } tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options community 64520:102 members target:64520:102;

VRF被配置为INGRESS虚拟网络的导入路由。这就是我们把虚拟网络带到虚拟机之外的方法! 而这也不是什么新鲜事:这是标准的L3VPN!从SDN GW的角度来看,这只是一个PE从RR中获取路由来学习如何到达其它PE。对于那些PE是vRouters的实施,它不知道也不关心。一旦把路由从Tungsten Fabric导入到 vrf 中,剩下的事情就顺理成章了:MPLS建立隧道到远端PE,0/0缺省路由表到GRT等等……

我们来看看VRF里面虚拟机路由的细节:

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tim@mx10003-4-ES-2> show route table LTE-TRAFFIC.inet.0 172.30.124.10/32 extensive LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) 172.30.124.10/32 (1 entry, 1 announced) TSI: KRT in-kernel 172.30.124.10/32 -> {indirect(1048577)} *BGP Preference: 170/-101 Route Distinguisher: 192.168.200.11:5 Source: 192.168.200.10 Next hop type: Tunnel Composite, Next hop index: 639 Import Accepted VPN Label: 34 Localpref: 100 Router ID: 192.168.200.10 Primary Routing Table bgp.l3vpn.0 Indirect next hops: 1 Protocol next hop: 192.168.200.11 Label operation: Push 34 Indirect path forwarding next hops: 1 Next hop type: Tunnel Composite Next hop: 192.168.200.11/32 Originating RIB: inet.3 Node path count: 1 Forwarding nexthops: 1 Next hop type: Tunnel Composite Tunnel type: UDP, nhid: 0, Reference-count: 4, tunnel id: 0 Destination address: 192.168.200.11, Source address: 192.168.255.102

这里有很多有趣的东西!我们很容易找到MPLS标签。下一跳的类型是隧道(MPLSoUDP隧道),我们可以看到这个隧道的端点。源地址是192.168.255.102(我们在动态隧道下配置的),目的地址是192.168.200.11(虚拟机所在的计算节点)。这个路由在inet.3中,所以同样地,正如我们已经知道的,通过查看inet.3来解析bgp路由。

然而,需要注意的是:这条路由源地址是192.168.200.10(TF Controller、RR、控制平面、BGP),而下一跳是192.168.200.11(计算节点、vRouter、数据平面、MPLSoUDP)。

我们还将SDN GW的路由通告到Tungsten Fabric:

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tim@mx10003-4-ES-2> show route advertising-protocol bgp 192.168.200.10 LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) Prefix Nexthop MED Lclpref AS path * 10.10.0.0/24 Self 0 I * 10.20.0.0/24 Self 0 I * 170.170.170.1/32 Self 0 I * 192.168.254.38/31 Self 2 I bgp.l3vpn.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) Prefix Nexthop MED Lclpref AS path 192.168.255.102:100:10.10.0.0/24 * Self 0 I 192.168.255.102:100:10.20.0.0/24 * Self 0 I 192.168.255.102:100:170.170.170.1/32 * Self 0 I 192.168.255.102:100:192.168.254.38/31 * Self 2 I bgp.rtarget.0: 50 destinations, 50 routes (37 active, 0 holddown, 13 hidden) Prefix Nexthop MED Lclpref AS path 3269:64520:102/96 * Self I

请记住这些路由。我们会发现它们都在Tungsten Fabric虚拟网络路由表里面:

让我们仔细看看其中一条路由:

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tim@mx10003-4-ES-2> show route advertising-protocol bgp 192.168.200.10 10.10.0.0/24 table bgp.l3vpn.0 extensive bgp.l3vpn.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) * 192.168.255.102:100:10.10.0.0/24 (1 entry, 1 announced) BGP group Contrail-Control type External Route Distinguisher: 192.168.255.102:100 VPN Label: 16 Nexthop: Self Flags: Nexthop Change MED: 0 AS path: [3269] I Communities: target:64520:102 rte-type:0.0.0.0:5:1 encapsulation:mpls-in-udp(0xd)

我们设置了两个community:Tungsten Fabric虚拟网络上匹配的路由目标和MPLSoUDP封装。当然,我们还通告了MPLS标签。别忘了,MPLS标签在L3VPN上的意义是一样的,没有什么新鲜的!

这个路由是通过OSPF在VRF中学习的:

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tim@mx10003-4-ES-2> show route table LTE-TRAFFIC.inet.0 10.10.0.0/24 LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden) + = Active Route, - = Last Active, * = Both 10.10.0.0/24 *[OSPF/171] 2d 19:22:13, metric 0, tag 0 > to 192.168.254.40 via ae3.2

OSPF是SDN网关与网络中另一设备之间的PE-CE协议(本文不做探讨)。

我们的vrf导出策略可以匹配OSPF路由,并添加所需的路由目标:

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tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement LTE-EXPORT term 1 { from protocol ospf; then { community add 64520:102; accept; } } then reject;

Tungsten Fabric虚拟网络默认会导入带有自己路由目标标签的路由。

我们也可以选择配置虚拟网络来导出/导入多个路由目标,就像在Junos设备上通过vrf-import/export策略实现一样。

以上涵盖了基本的Tungsten Fabric - SDN GW通信。

我认为优势是显而易见的。比如,在交换结构上只有一个vlan,即TF控制+数据网络。此外,通过一个单一的BGP会话,承载多个虚拟网络的路由。数据中心之外的设备不再需要与每一个虚拟网络对等,因为全部的所需信息都会通过这个单一的MP-eBGP会话进行传递!


作者:Umberto Manferdini 译者:TF编译组

原文链接:https://iosonounrouter.wordpress.com/2019/04/11/setting-up-a-contrail-sdn-gateway-and-how-it-works-with-contrail/

(注:原文为Contrail,在本系列文章中,Tungsten Fabric的功能与Contrail一致)


原文链接:https://iosonounrouter.wordpress.com/2019/04/11/setting-up-a-contrail-sdn-gateway-and-how-it-works-with-contrail/

原文作者:Umberto Manferdini

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