另一种虚拟化平台-NSX DC如何实现Openstack网络与安全

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简介: 最近这两个月,工作强度陡然提升。前不久为了归纳和总结NSX DC分别与HOST-VM容器和裸金属容器的最佳实践和“特殊部署”,已经起早贪黑了两个多礼拜。因此,公众号的更新频率有所下降。好在功夫不负有心人,届时我也会推出专门的篇幅来介绍云原生场景的技术实现。在今天的分享中,我将继续上一篇的内容,向大家展示管理员通过Openstack Horizon或者命令行执行配置的时候,NSX DC后端究竟发生了什么变化。

最近这两个月,工作强度陡然提升。前不久为了归纳和总结NSX DC分别与HOST-VM容器和裸金属容器的最佳实践和“特殊部署”,已经起早贪黑了两个多礼拜。因此,公众号的更新频率有所下降。好在功夫不负有心人,届时我也会推出专门的篇幅来介绍云原生场景的技术实现。

在今天的分享中,我将继续上一篇的内容,向大家展示管理员通过Openstack Horizon或者命令行执行配置的时候,NSX DC后端究竟发生了什么变化。

image.png

如上图所示,各位可以看到OpenStack的Neutron网络组件,包括了交换、路由、负载均衡、防火墙等。在与NSX DC集成的场景中,这些原先由Neutron插件提供的功能,将通过NSX Neutron Plugin,由NSX DC来提供。

简单来说,Openstack与NSX DC的集成:

1. 保留用户原先OpenStack的使用习惯,用户在Horizon或者OpenStack命令行进行日常操作

2. 包括L2交换、L3路由、负载均衡器、安全组等常用功能在内的原Neutron功能不变;并且因为NSX DC的关系,多了些原OpenStack没有的功能,比如动态路由协议支持。

3. 由于NSX DC能够支持包括vSphere、OpenStack、Container、Bare Metal在内的异构平台,因此管理员可以将整个私有云的网络与安全进行统一纳管,构建虚拟云网络,承载企业业务。

接下来,我们看看管理员在OpenStack Horizon UI界面或者命令行进行配置的时候,NSX DC后端究竟发生了什么变化。这有助于我们更好地理解OpenStack与NSX DC集成的原理。

=======

I.逻辑交换机

============

首先来看看OpenStack上的配置:

进入项目-网络-网络界面,点击“创建网络”。

image.png

创建一个用于Web应用的Neutron网络,如:Dev-Web-Tier-0613。

image.png

定义网络地址、网关地址等信息

image.png

选择是否开启DHCP。

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依次完成Web、App、DB三个网络的创建。

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在完成上述配置后,NSX DC上又能看到哪些变化呢?

可以看到在NSX DC上,出现了自动创建的三个逻辑交换网络,对应在Openstack创建的三个Neutron网络。

image.png

由于该Overlay传输区域同样关联了ESXi服务器,因此可以在ESXi上同样看到创建的三个逻辑交换机。

相当于实现了跨OpenStack与VMware的逻辑网络互联(目前只有二层,需要逻辑路由才能实现三层)。

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对于开启了DHCP自动分配IP地址的场景,在Openstack上可以看到该Neutron网络自动连接到了一个DHCP服务器。

image.png

在NSX MGR上,同样可以看到该逻辑交换机连接到了DHCP Service Router和元数据代理服务器。

image.png

对于一般的VLAN类型的逻辑交换机、以及TRUNK类型的VLAN逻辑交换机,实现的原理与Overlay类型的逻辑交换机相类似,只有一点不同:

TRUNK类型的VLAN逻辑交换机必须通过命令行实现,无法通过Horizon UI界面进行配置。

=======

II.逻辑路由器

============

进入项目-网络-路由界面,添加一台路由设备。

image.png

定义名称为T1_Tenant1。

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image.png

暂时不选择连接到外部网络,启动SNAT;

等待路由器实例创建完成。

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为路由器实例添加内联LIF,连接到Web、App、DB三个Neutron网络。

image.png

设计Dev-Web-Tier:10.0.10.1/24

设计App-Web-Tier:10.0.20.1/24

设计DB-Web-Tier:10.0.30.1/24

image.png

在NSXMGR上,可以看到创建了一个Tier-1级别的逻辑路由器。

image.png

该逻辑路由器下联三个逻辑交换网络,并定义了接口地址(网关地址)。

image.png

当实例连接到逻辑交换机后,在Hypervisor(KVM)命令行,可以看到创建的逻辑路由器实例和三个对应的逻辑交换。

image.png

可以看到,管理员在OpenStack上创建L2交换机或者L3路由器,会在NSX DC创建对应的逻辑交换机和逻辑路由器。通过命令行,我们可以非常简单地去验证这些。

接下来,我将尝试把OpenStack上的路由器连接到外部网络,这里会发生一些有趣的事情。

=======

III.外部网络

============

在Horiozn页面,创建一个外部网络。

image.png

创建一个Local类型的外部网络。

这个网络在OpenStack和NSX DC集成的世界,似乎毫无意义~

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定义子网信息。

image.png

image.png


等待外部网络创建完成。

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在Horizon的网络拓扑页面,可以看到该外部网络已经创建。

image.png

但是,请注意,管理员在NSXMGR上是看不到该网络的。

image.png

虽然这个“外部网络”在NSXMGR上没有任何蛛丝马迹,但是在OpenStack控制器命令行可以查看到该网络信息。

# openstack network show 网络名称

image.png

现在,编辑之前创建的路由器实例,选择连接到该外部网络。

image.png

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在完成上述操作后,可以看到该Tier1逻辑路由器连接到了Tier0逻辑路由器。

image.png

image.png

可以看到,只有管理员在OpenStack上将某一个路由器连接到外部网络后,这些变更才会呈现在NSXMGR上。

上一回分享中,我提及:OpenStack和NSX DC的集成是借助于Neutron Plugin实现的,管理员需要配置nsx.ini来告诉OpenStack,将来创建的对象应该在哪些区域。比如:

L2交换机应该在UUID为A的Overlay传输控制区域被创建;

L3路由器应该在UUID为A的Overlay传输控制区域被创建;

当管理员尝试将路由器连接到外部网络的时候,实际上Tier1逻辑路由器会被连接到UUID为B的Tier0逻辑路由器;

当管理员在创建L2交换机,并且勾选了启用DHCP的时候,相关的配置会被自动添加到UUID为C的DHCP配置文件,并且由UUID为D的元数据代理处理。

image.png

因此,各位一定可以想到,如果管理员配置了负载均衡器,那么LB实例一定会被创建在UUID为E的Edge Cluster;接下来,就一起来验证一下猜想。

=======

IV.网络功能虚拟化-负载均衡器

============

由于在Horizon页面,无法选择HTTPS作为负载均衡协议,因此选择采用命令行方式进行;创建负载均衡器。

# neutron lbaas-loadbalancer-create --nameT1_Tenant_LB Dev-Web-Tier-0613--vip-address 10.0.10.10

注:此时不会在NSXMGR上创建负载均衡器实例。

image.png

创建侦听器。

# neutron lbaas-listener-create--loadbalancer T1_Tenant_LB --protocol HTTPS --protocol-port 443--name HTTPS-Listener

注:在Horizon上可以看到负载均衡器和侦听器已经被创建。

image.png

image.png

创建服务器池。

# neutron lbaas-pool-create --lb-algorithmROUND_ROBIN --listener HTTPS-Listener --protocol HTTPs--name WEBPOOL

注:截止目前,不会有任何负载均衡器相关对象在NSXMGR上被创建。

image.png

将Web-01a和Web-02a添加到服务器池。

# neutron lbaas-member-create  --subnet Dev-Web-Tier-0613 --address 10.0.10.12 --protocol-port 443WEBPOOL

# neutron lbaas-member-create  --subnet Dev-Web-Tier-0613 --address 10.0.10.7--protocol-port 443WEBPOOL

注:此时会在NSX上创建负载均衡器,该负载均衡器会以单臂形式创建,关联到Dev-Web-Tier-0613逻辑交换机;负载均衡器将会在Tier-1路由器所在的Edge节点上被创建(本质上是因为管理员定义了Edge Cluster的UUID,因此相关的Service Router实例均会在对应的Edge节点上被创建)。

注:如果是虚拟机版本的Edge,必须是中等规模以上,否则系统会反馈:由于Edge节点是Small小型部署,无足够空间创建负载均衡器。

image.png

设置健康检查。

# neutron lbaas-healthmonitor-create --typeHTTPS --url-path / --delay 3--max-retries 3 --timeout 3 --pool WEBPOOL --name HC_HTTPS

image.png

在Horizon页面可以查看负载均衡器的信息,其中正常情况下:

操作状态=在线;

置备状态=运行中。

image.png

在OpenStack控制器命令行,可以查看相应的配置。

查看负载均衡器:

# neutron lbaas-loadbalancer-list

查看侦听器:

# neutron lbaas-listener-list

查看服务器池:

neutronlbaas-pool-list

查看池成员,如WEBPOOL成员:

neutron lbaas-member-list WEBPOOl

查看健康状态检查设置:

neutronlbaas-healthmonitor-list


需要注意的是,如果管理员在此之前已经配置防火墙,那么此时需要开放正确的端口访问。

在NSXMGR上,找到Dev-Web-Tier-0613逻辑交换机,在相关选项中可以看到负载均衡器已经被关联。

image.png

由于是单臂负载均衡器,管理状态和操作状态均为关闭,这是正常现象。

image.png

在负载平衡器界面,可以查看该负载均衡器的详细设置,如虚拟服务器,即定义的VIP。

image.png

负载均衡的服务器池以及成员。

image.png

外部网络访问该VIP地址,确认已经可达。

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通过负载均衡器访问业务;可以看到访问流量被负载均衡到Web-01a和Web-02a。

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image.png

介绍完逻辑网络和网络功能虚拟化,最后我们再来看看“分布式防火墙”是如何提供OpenStack安全防护的。

=======

V.分布式防火墙-安全组

============

进入项目-网络-安全组,添加新的安全组。

image.png

创建一个安全组,如SG-Web-Tenant1。

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以此类推,完成SG-App-Tenant1,SG-DB-Tenant1。

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SG-Web-Tenant1添加规则,允许任意源入向HTTPS访问。

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添加源为Web,TCP8443入向到App的规则。

image.png

添加源为App,TCP80入向到DB的规则。

image.png


等待安全组完成配置后,需要将实例关联到安全组。

image.png

编辑实例,关联到安全组。

image.png

将Web-01a关联到安全组SG-Web-Tenant1。

image.png

在NSXMGR上可以看到对应的安全组、安全策略。

image.png

在NSXMGR的安全组NS清单中,可以查看对应的安全组和关联的成员信息。

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由于DB-01a并非是Openstack环境的虚拟机,因此手动添加到SG-DB-Tenant1安全组。

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系统会有一条默认Deny any的策略,命名为os_default_section_ns_group,将所有Openstack业务虚拟机全部纳管。

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通过五个简单的实例,我向各位演示了OpenStack与NSX DC集成后,管理员在Horizon或者命令行进行配置后,NSX DC如何去响应这些配置,以实现集成的初衷:用户习惯不改变,功能不改变,用NSX DC代替Neutron全部功能。

可以看到,NSX DC将Neutron网络的功能全部替换由自己来承载;因此,不难想象,在NSX DC与容器集成的场景中,逻辑交换机和逻辑路由器将代替容器的NameSpace,来实现云原生网络。

在,NSX DC如何与vSphere、KVM以及OpenStack集成,相信各位已经有了一定的认识。我们知道NSX DC的几大适用场景中,还有裸机和容器。我会在后续的分享中,与各位共同探讨,敬请关注。

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