虚拟机去混杂模式与 vlan in vxlan 特性

虚拟机 vlan trunk 特性

 

1. 功能

1）允许不同vlan的network下的虚拟机之间通信。一般情况下，虚拟机只能在相同vlan的网络下通信。

2）允许虚拟机发送vlan报文。

2. 组网图

虚拟机出来的tap设备连接到tbr网桥上，此时tap设备不打tag值, vlan_mode = trunk ,trunk port 与 subport 共用一个tap设备。

tbr网桥与br-int网桥用ovs自身的patch对相连。

3. 流表转换

• trunk port场景 , 即虚拟机出来的报文不带vlan信息

　　1）untag -> local vlan

　　报文从vm1下行经过br-int后，在br-int匹配类似转换流表 “in_port=5,vlan_tci=0x0000 actions=mod_vlan_vid:3”

　　2) local vlan -> untag　　

　　若报文欲从trbxxx网桥上行进入vm2，在trbxxx匹配类似转换流表 “in_port=4,dl_vlan=3 actions=strip_vlan”　

　　注：若报文欲从br-phy物理网桥出本主机，则走普通流程，在br-phy将local vlan 转换成 真正用户网络的vlan

• subport场景, 即虚拟机出来的报文带vlan信息

　　3） vm vlan -> local vlan

　　报文从vm1下行经过br-int后，在br-int匹配类似转换流表 “in_port=5,dl_vlan=1000 actions=mod_vlan_vid:4”

　　4） local vlan -> vm vlan

　　若报文欲从trbxxx网桥上行进入vm2，在trbxxx匹配类似转换流表 “in_port=4,dl_vlan=4 actions=mod_vlan_vid:1000”

4. 代码处理流程

　　1） 生成xml文件。后续会根据xml文件挂载tap设备，此处tap设备是挂载到tbr网桥上。

　　2） 准备组网环境。

　　　　在创建虚拟机前，nova compute 进行plug动作准备好相关资源，如创建tbr网桥，用patch对连接tbr与br-int网桥。

　　　　然后启动虚拟机，将tap设备挂载到tbr网桥上。

　　3） ovs-agent 扫描 tbr网桥上新增的tap设备（trunk port），然后下发相应的流表。

　　　　对于subport，由于无法在tbr网桥上扫描到，只能通过neutron北向接口创建subport时，neutron-server通过rpc消息通知ovs-agent，再下发流表。

5. 环境相关操作

　　neutron port-create $network_id_1 --trunkport:type trunk

　　neutron port-create $network_id_2 --trunkport:type subport --trunkport:parent_id $trunkport_id

　　 （创建subport的net与trunk port的net不是同一个，即vlan不同）

　　nova boot --image xxx --flavor 1 --nic port-id=$trunkport_id (必须指定trunkport而不是subport来创建VM)

　　vconfig add eth0 100 （在虚拟机中添加vlan 100的子接口）

　　dhcpcd -L eth0.100 （在该子接口获取ip）

1. 去混杂模式

1.1 背景

混杂模式（Promiscuous Mode）是指一台机器能够接收所有经过它的数据流，而不论其目的地址是否是它。是相对于通常模式（又称“非混杂模式”）而言的。

这被网络管理员使用来诊断网络问题，但是也被无认证的想偷听网络通信（其可能包括密码和其它敏感的信息）的人利用。

在云计算openstack背景下，去混杂模式就是要抑制未知单播，只让目的mac是自身的报文或者广播/组播报文才允许进入虚拟机，减少不必要的虚拟机对报文处理所需的性能消耗。

1.2 未知单播

未知单播，即设备MAC表中没有该单播帧的目的MAC条目。

在交换机工作原理中，当交换机起动时，MAC地址表是空的，所以如果此时A主机发送一个帧给主机B，那么当交换机接受此帧的时候，查看源地址（主机A），并将它添加到MAC地址表中，但是交换机并不知道主机B在哪个端口上（MAC地址表中没有主机B的MAC地址），所以这个帧就是 未知单播帧 。交换机会泛洪这个帧。

1.3 组网图

 

1.4 流表分析

混杂模式时，policy网桥流表类似"...actions=normal..."，不对流量进行区别，按正常转发即可。

去混杂模式时，policy网桥会添加以下相关流表：

priority=2,in_port=2,dl_dst=01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00,action=normal  //广播、组播报文正常转发
priority=2,in_port=2,dl_dst=$vm_mac,actions=normal  //对目的地址是VM本身mac的报文则正常转发
prrority=1,in_port=2,actions=drop  //其他报文就丢弃

2. vlan in vxlan

2.1 作用

虚拟机之间通信的vlan报文能够封装到vxlan中在外部网络中传输，类似于qinq（vlan in vlan）。

2.2 组网图

 

2.3 流表分析

• policy网桥

• • 虚拟机出来的报文

　　　　　　不带vlan信息的报文，在pkt_mark做下标记后往下送，pkt_mark 信息存储在寄存器中：

vlan_tci = 0x0000/0x1ffff actions=load:1 -> NXM_NX_PKT_MARK[31..31], normal

　　　　　　带vlan的报文，将vlan信息（共12bit）保存在pkt_mark后往下送：

actions = move:OXM_OF_VLAN_VID[0..11] -> NXM_NX_PKT_MARK[0..11], load: 0-> NXM_NX_PKT_MARK[31..31], strip_vlan, normal

• • 进入虚拟机的报文

　　　　　　pkt_mark为0x1的报文，直接送往虚拟机：

pkt_mark = 0x00000001 actions = normal

　　　　　　pkt_mark不为0x1的报文，从pkt_mark获取到vlan信息后送往虚拟机：

actions = move:NXM_NX_PKT_MARK[0..11] -> OXM_OF_VLAN_VID[0..11], normal

• br-tun网桥

• • 虚拟机出来的报文

　　　　　　pkt_mark为0x1的报文，按正常流程直接走table 20/22 ：

pkt_mark = 0x00000001, actions = resubmit(,20) / (,22)

　　　　　　pkt_mark不为0x1的报文，获取并设置vlan信息，设置vni后走vxlan隧道出主机：

actions = move:NXM_NX_PKT_MARK[0..11] -> OXM_OF_VLAN_VID[0..11], set_tunnel:0x1388, output:3

• • 进入虚拟机的报文

　　　　　　报文不带vlan信息时，设置pkt_mark标志后，按照正常流程走table 10：

vlan_tci = 0x0000/0x1fff, tunnel_id = 0x1388, actions = load:1 -> NXM_NX_PKT_MARK[31..31], resubmit(, 10)

　　　　　　报文带vlan信息时，保存vlan信息到pkt_mark中，并将vxlan的vni修改为local vlan

tun_id = 0x1388, actions = move: OXM_OF_VLAN_VID[0..11] -> NXM_NX_PKT_MARK[0..11], load: 0->NXM_NX_PKT_MARK[31..31], mod_vlan_vid:1, resubmit(, 10)