【翻译】Linux网络名字空间(Network Namespace)介绍

简介:

翻译自 http://blog.scottlowe.org/2013/09/04/introducing-linux-network-namespaces/

在这篇文章中,我将向您介绍Linux网络名字空间的概念。虽然它现在似乎有点深奥的,但相信我,向你介绍网络名字空间是有原因的——如果你像我一样,想更好的理解OpenStack,你迟早会再次遇到网络名字空间。

那么什么是网络民资空间?一般的说法是包括了Linux共享的一组网络接口和路由表条目的装置。您可以修改路由表条目使用策略路由。(这里有我写的介绍和可能的策略路由用例),但这并没有从根本上改变网络接口和路由表/条目共享整个操作系统。网络名字空间改变这一基本假设。通过网络名字空间,你能有不同并独立的网络接口和路由表,它们各自独立运作

这个概念通过一些例子来说明可能是最好的。沿途我会介绍一些新想法。首先,我需要提供一些假设。

假设

在这个例子中,我会使用Ubuntu Server 12.04.3 LTS.请注意不同的Linux发行版对网络名字空间支持上的不同。Ubuntu支持这个,但是RedHat不支持。(我不确定Fedora,如果你知道,可以在评论中说出来。)如果你想使用网络名字空间,请确保你的Linux发行版支持。

另外,我回假设你使用root账户运行,或者你会在必要的时候加上sudo来执行命令行。

创建和列出网络名字空间

创建一个网络名字空间是相当容易的。仅仅需要使用这个命令:

1 ip netns add <new namespace name>

打个比方,你想要创建一个名为“blue”的名字空间。你会使用这个命令:

1 ip netns add blue

使用这个命令验证网络名字空间是否创建:

1 ip netns list

你应该能看到你的网络名字空间被列出,你可以使用它们了。

 给网络名字空间分配接口

创建网络名字空间仅仅是个开始,接下来的部分是给名字空间指定接口。然后为网络连接配置这些接口。有一个注意,就是在我之前探索网络名字空间的时候发现,你无法把物理接口分配给一个名字空间。到底怎样才呢个使用它们呢,然后呢?

原来你只能分配虚拟以太网接口(veth)到网络名称空间。虚拟以太网接口是一个有趣的结构。它总是一对一对的,他们像一个相连的管道——无论什么从其中一个veth接口进去,就会从另一个等同的接口出来。因此,您可以使用veth接口把一个网络名名字空间链接到存在物理接口的“默认”或“全局”网络名字空间。

让我们来看看这是如何实现的。首先,您要创建一对veth:

1 ip link add veth0 type veth peer name veth1

我发现一些站点重复这个命令去创建veth1然后链接到veth0,但是我的测试表明,只要使用上面这个命令,会创建一对端口,并且自动建立连接。当然,你可以用其它名字代替veth0和veth1,如果你需要的话。

你可以使用这个命令验证veth对被创建。

1 ip link list

你应该看到一对veth接口(使用你在上面的命令中指定的名称)列出。现在它们都属于”默认”或“全局”名字空间,和物理接口一道。

假设你想把全局名字空间链接到blue名字空间。这样做,你需要移动一个veth接口道blue名字空间中,可以使用这个命令。

1 ip link set veth1 netns blue

如果你再次运行ip link list 命令,你会看到veth1接口从列表中消失了。现在它在blue名字空间中,因此你需要运行下面的命令来看。

1 ip netns exec blue ip link list

哇哦!这是一个有点复杂的命令,让我们慢慢讲:

  • 在第一部分,ip nets exec,这是在不同网络名字空间执行命令的方法。
  • 接下来是这个命令应该运行在的特定名称空间。(在这个例子中,是blue名字空间)
  • 最后,你需要实际的命令在远程名字空间中执行。在这个例子中,你想要查看在blue名字空间的接口,因此你运行 ip link list。

当你运行那个命令,你就能看到一个回环接口和你刚才移入的veth1接口。

在网络名字空间配置接口

现在,veth1已经移动到蓝色的名称空间,我们需要去实际配置那个接口。再一次,我们会使用 ip netns exec 命令,这一次在blue名字空间中配置veth1接口。

1 ip netns exec blue ifconfig veth1 10.1.1.1/24 up

和之前一样,这个命令的格式如下:

1 ip netns exec <network namespace> <command to run against that namespace>

在这个例子里,你使用ifconfig给veth1接口指定了一个IP地址,并且开启了这个接口。(注解:你可以使用 ip addr , ip route ,以及 ip link 命令来完成相同的事情)

一旦veth1接口开启,你能仅仅通过一些不同的命令验证blue名字空间中的网络设置是完全隔离的。打个比方,让我们确定你的”全局”名字空间有物理接口在 172.16.1.0/24 范围,你的veth1接口在一个隔离的名字空间,并且分配了10.1.1.0/24范围。你可以使用这些命令验证网络名字空间是如何保证网络配置隔离的:

  • ip addr list 在全局名字空间没有显示任何10.1.1.0/24有关的接口或者地址。
  • ip netns exec blue ip addr list 将仅仅显示10.1.1.0/24有关的接口和地址,也不会显示任何来自全局名字空间的接口或地址。
  • 同样的,ip route list 在每个名称空间将显示不同的路由表条目,包括不同的默认网关。

链接网络名字空间到物理网络

这部分花了我一些时间。我没法解释为什么,但是它这样运作了。一旦我搞懂了,一旦我搞懂了,它是显而易见的。让网络名字空间链接到物理网络的就是使用网桥。在我的例子中,我是用一个Open vSwitch(OVS)桥,但是一个标准Linux网桥也能工作的很好。把一个或多个物理接口和veth接口一样放到网桥中,然后,啪,它们就能用了。当然,如果你有不同的名字空间,你可能想要/需要将它们连接到不同的物理网络或不同的vlan。

这就是一个对Linux网络名字空间的介绍。

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