ओपनस्टैक में स्केलेबल नेटवर्क। भाग 2: वल्नमनगर

पोस्ट करनेवाले: Piotr Siwczak

लेख के पहले भाग में, मैंने ओपनस्टैक में मुख्य नेटवर्क ऑपरेशन मोड का वर्णन किया, विशेष रूप से, फ्लैट मैनजर नेटवर्क प्रबंधक और इसके अतिरिक्त, फ्लैटडएचसीपीएमएनेजर। इस लेख में मैं VlanManager के बारे में बात करूँगा। जबकि फ्लैटबेड प्रबंधकों को सरल और छोटे तैनाती के लिए डिज़ाइन किया गया है, VlanManager बड़े आंतरिक बादलों और सार्वजनिक बादलों के लिए उपयुक्त है। जैसा कि नाम से पता चलता है, वलानमैनगर वर्चुअल लोकल एरिया नेटवर्क ("वर्चुअल लैन") के उपयोग पर निर्भर करता है। वर्चुअल लोकल एरिया नेटवर्क का उद्देश्य भौतिक नेटवर्क को अलग-अलग ब्रॉडकास्ट डोमेन में विभाजित करना है (ताकि विभिन्न वर्चुअल नेटवर्क में नोड्स के समूह एक दूसरे को न देखें)। VlanManager नेटवर्क प्रबंधकों की दो मुख्य कमियों को ठीक करने की कोशिश करता है, अर्थात्:

स्केलेबिलिटी की कमी (फ्लैट मोड में काम करने वाले प्रबंधक सभी ओपनस्टैक इंस्टॉलेशन के लिए एकल प्रसारण L2 डोमेन पर भरोसा करते हैं)
उपयोगकर्ता अलगाव (आईपी पते का एक एकल पूल जो सभी उपयोगकर्ताओं द्वारा उपयोग किया जाता है) का अभाव

इस लेख में, मैं वल्नमैनगर पर ध्यान केंद्रित करता हूं, जो ओपनस्टैक में मल्टी-नोड नेटवर्क मोड का उपयोग करता है। सैंडबॉक्स के बाहर, यह एकल-नोड मोड की तुलना में अधिक सुरक्षित है, क्योंकि मल्टी-नोड मोड पूरे ओपनस्टैक क्लस्टर पर नोवा-नेटवर्क सेवा के एक अलग उदाहरण के संचालन के परिणामस्वरूप एकल विफलता से ग्रस्त नहीं है। हालाँकि, एकल-नोड मोड में VlanManager का उपयोग करना संभव है। ("बहु-नोडल" और "एकल-नोड" मोड के अनुपात के बारे में अधिक जानकारी यहां पाई जा सकती है )।

"फ्लैट" मोड और वलानमैनगर में काम करने वाले प्रबंधकों के बीच अंतर

नेटवर्क सेटअप प्रक्रिया के दौरान फ्लैट मोड में प्रबंधकों के साथ काम करते समय, व्यवस्थापक आमतौर पर निम्नलिखित क्रियाएं करता है:
- फिक्स्ड आईपी-एड्रेस (आमतौर पर 16 या उससे कम बिट्स वाले नेटवर्क मास्क) के साथ एक बड़ा नेटवर्क बनाता है, जो सभी उपयोगकर्ताओं द्वारा साझा किया जाता है:
nova-manage network create --fixed_range_v4=10.0.0.0/16 --label=public

उपयोगकर्ताओं को बनाता है
-उपयोगकर्ताओं ने अपने उदाहरण बनाए हैं, प्रत्येक आईपी पते को एक सामान्य आईपी पते से नि: शुल्क प्रदान करता है।

आमतौर पर, इस मोड में, आईपी पते इस प्रकार हैं:

tenant_1:

tenant_2:


हम देखते हैं कि tenant_1 और tenant_2 के उदाहरण समान IP नेटवर्क पर हैं, 10.0.0.0।

यदि VlanManager का उपयोग किया जाता है, तो व्यवस्थापक निम्नानुसार कार्य करता है:
एक नया उपयोगकर्ता बनाता है, tenantID लिखता है
एक नए उपयोगकर्ता के लिए एक समर्पित निश्चित आईपी-नेटवर्क तैयार करें:
nova-manage network create --fixed_range_v4=10.0.1.0/24 --vlan=102 \
--project_id="tenantID"
-एक उपयोगकर्ता उदाहरण बनाने के बाद, आईपी पते के एक निजी पूल से एक आईपी पता स्वचालित रूप से सौंपा जाएगा।

इस प्रकार, FlatDHCPManager की तुलना में, हम इसके अलावा नेटवर्क के लिए दो चीजों को परिभाषित करते हैं:
-एक विशिष्ट उपयोगकर्ता (--project_id =) के साथ नेटवर्क कनेक्शन। इस प्रकार, नेटवर्क से आईपी पते को उपयोगकर्ता को छोड़कर किसी के द्वारा नहीं लिया जा सकता है।
- इस नेटवर्क के लिए एक अलग वर्चुअल नेटवर्क का आवंटन (--vlan = 102)।

इस क्षण से, जैसे ही उपयोगकर्ता एक नई वर्चुअल मशीन बनाता है, यह स्वचालित रूप से आवंटित पूल से आईपी पता प्राप्त करता है। इसे एक समर्पित वलान वर्चुअल नेटवर्क पर भी रखा गया है, जो ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म द्वारा स्वचालित रूप से बनाया और समर्थित है। इस प्रकार, यदि हमने दो उपयोगकर्ताओं के लिए दो अलग-अलग नेटवर्क बनाए हैं, तो स्थिति इस प्रकार है:

tenant_1:

tenant2:


आप स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि उपयोगकर्ता उदाहरण आईपी पते के विभिन्न पूलों में हैं। लेकिन आभासी नेटवर्क कैसे समर्थित हैं?

कैसे VlanManager नेटवर्क सेटिंग्स को कॉन्फ़िगर करता है

VlanManager यहां तीन काम करता है:
कंप्यूटिंग नोड पर उपयोगकर्ता नेटवर्क के लिए एक समर्पित पुल बनाएं।
-कम्प्यूट नोड के भौतिक नेटवर्क इंटरफ़ेस eth0 के शीर्ष पर एक vlan इंटरफ़ेस देता है।
- प्रारंभ और पुल के अनुरूप dnsmasq प्रक्रिया को कॉन्फ़िगर करता है ताकि उपयोगकर्ता का उदाहरण इससे लोड किया जा सके।
मान लेते हैं कि "t1" नामक उपयोगकर्ता t1_vm_1 की अपनी आवृत्ति बनाता है । यह एक कंप्यूटिंग नोड्स को हिट करता है। यह वही है जो नेटवर्क आरेख जैसा दिखता है:

हम देखते हैं कि "v102102" नामक वलान इंटरफ़ेस वाला एक समर्पित "br102" पुल बनाया गया था। इसके अलावा, एक dnsmasq प्रक्रिया बनाई गई है जो 10.0.2.1 पते पर सुनती है। जब उदाहरण का उदाहरण t1_vm_1 लोड किया जाता है, तो वह स्थैतिक पट्टे पर आधारित dnsmasq प्रक्रिया से अपना पता प्राप्त करता है (विवरण के लिए कि कैसे dnsmasq OpenStack प्लेटफ़ॉर्म द्वारा प्रबंधित किया जाता है, पिछला लेख देखें )।

अब, मान लेते हैं कि उपयोगकर्ता "t1" एक और उदाहरण बनाता है जिसे t1_vm_2 कहा जाता है , और वह गलती से उसी गणना नोड पर समाप्त हो जाता है, जो पिछले बनाए गए उदाहरण के रूप में है:

दोनों उदाहरण एक ही पुल से जुड़े हैं, क्योंकि वे एक ही उपयोगकर्ता से संबंधित हैं, और इस प्रकार वे एक ही समर्पित नेटवर्क उपयोगकर्ताओं में हैं। इसके अलावा, वे एक एकल dnsmasq सर्वर से अपना डीएचसीपी कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करते हैं।

अब, कल्पना कीजिए कि उपयोगकर्ता "t2" अपना पहला उदाहरण बनाता है । यह भी उपयोगकर्ता "t1" के रूप में एक ही कंप्यूटिंग नोड पर समाप्त होता है। इसके अलावा, एक समर्पित पुल, वलान इंटरफ़ेस और dnsmasq प्रक्रिया इसके नेटवर्क के लिए कॉन्फ़िगर की गई है:

इस प्रकार, यह पता चला है कि उपयोगकर्ताओं की संख्या के आधार पर, जब आप नेटवर्क पुलों और dnsmasq प्रक्रियाओं की पर्याप्त संख्या में पर्याप्त संख्या में होते हैं, तो स्थिति काफी सामान्य होती है, और सभी एक ही कंप्यूटिंग नोड पर काम करते हैं।

इस स्थिति में कुछ भी अजीब नहीं है - ओपनस्टैक स्वचालित रूप से उन सभी का प्रबंधन करेगा। फ्लैट मोड में प्रबंधकों के उपयोग के विपरीत, यहां उपयोगकर्ताओं के दोनों उदाहरण विभिन्न पुलों पर स्थित हैं जो एक दूसरे से जुड़े नहीं हैं। यह L2 स्तर पर ट्रैफ़िक पृथक्करण प्रदान करेगा। "T1" उपयोगकर्ता के मामले में, ARP प्रसारण br102 पर प्रसारित होता है, और फिर vlan102 पर, br103 और vlan103 पर दिखाई नहीं देता है, और इसके विपरीत।

कई कंप्यूट नोड्स में उपयोगकर्ता नेटवर्क के लिए समर्थन

ऊपर, हमने इस बारे में बात की कि यह एकल कंप्यूटिंग नोड पर कैसे काम करता है। सबसे अधिक संभावना है कि आप कई कंप्यूटिंग नोड्स का उपयोग करेंगे। आमतौर पर हम सबसे बड़ी संख्या में कंप्यूटिंग नोड्स के लिए प्रयास करते हैं। फिर, सबसे अधिक संभावना है, उपयोगकर्ता "t1 the को कई कंप्यूटिंग नोड्स के बीच वितरित किया जाएगा। इसका अर्थ है कि एक समर्पित नेटवर्क को कई कंप्यूटिंग नोड्स के बीच वितरित किया जाना चाहिए। हालाँकि, इसे दो आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए:
- विभिन्न भौतिक कंप्यूटर नोड्स पर स्थित टी 1 उदाहरणों का संचार सुनिश्चित किया जाना चाहिए
- कई कंप्यूटिंग नोड्स में वितरित नेटवर्क t1, को अन्य उपयोगकर्ता नेटवर्क से अलग किया जाना चाहिए

आमतौर पर, कंप्यूट नोड्स एक ही केबल के साथ नेटवर्क से जुड़े होते हैं। हम चाहते हैं कि कई उपयोगकर्ता एक-दूसरे के ट्रैफ़िक को देखे बिना इस चैनल को साझा करें।

एक तकनीक है जो इस आवश्यकता को पूरा करती है - वलान टैगिंग (802.1q)। तकनीकी रूप से, प्रत्येक ईथरनेट फ्रेम VID (Vlan ID) नामक एक 12-बिट फ़ील्ड द्वारा पूरक होता है, जिसमें एक vlan संख्या होती है। समान वलान टैग वाले फ़्रेम L2 अनुवाद डोमेन के समान होते हैं; इस प्रकार, ट्रैफ़िक वाले डिवाइस जो उसी Vlan ID के साथ टैग किए गए हैं, संवाद कर सकते हैं।

इसलिए, यह स्पष्ट है कि आप उपयोगकर्ता नेटवर्क को अलग-अलग Vlan ID के साथ टैग करके अलग कर सकते हैं।
यह व्यवहार में कैसे काम करता है? ऊपर दिए गए आरेखों पर एक नज़र डालें।

"T1" उपयोगकर्ता के लिए यातायात इंटरफेस के माध्यम से गणना नोड छोड़ देता है "vlan102 t। Vlan102 एक वर्चुअल इंटरफेस है जो eth0 से जुड़ा है। इसका एकमात्र उद्देश्य 802.1q प्रोटोकॉल का उपयोग करके संख्या "102" के साथ फ्रेम को टैग करना है।

उपयोगकर्ता "t2" के लिए ट्रैफ़िक "vlan103, इंटरफ़ेस के माध्यम से गणना नोड छोड़ता है, जिसे 103 के साथ टैग किया गया है। चूंकि स्ट्रीम में अलग-अलग vlan टैग हैं, इसलिए ट्रैफ़िक" t1′s "ट्रैफ़िक" t2 'के साथ प्रतिच्छेद नहीं करता है।

उन्हें एक-दूसरे के बारे में कोई पता नहीं है, हालांकि वे दोनों एक ही भौतिक इंटरफ़ेस eth0 का उपयोग करते हैं, और फिर स्विच के पोर्ट और ट्रंक।

फिर हमें उस स्विच को बताने की आवश्यकता है जो टैग किए गए ट्रैफ़िक को उसके बंदरगाहों पर प्रसारित करने की आवश्यकता है। इस स्विच पोर्ट को ट्रंक मोड में डालकर प्राप्त किया जाता है (डिफ़ॉल्ट "एक्सेस" मोड के विपरीत)। संक्षेप में, ट्रंक वीएलएएन के साथ टैग किए गए फ़्रेम को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है; वलन चड्डी के बारे में अधिक जानकारी के लिए, इस लेख (802.1q) को देखें। इस समय, स्विच को सिस्टम व्यवस्थापक द्वारा कॉन्फ़िगर किया गया है । ओपनस्टैक इस कॉन्फ़िगरेशन को स्वयं नहीं करता है। सभी स्विच सपोर्ट नहीं करते हैं। स्विच खरीदने से पहले इसे सत्यापित किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, यदि आप वर्चुअल वातावरण में वलानमैनेजर के साथ प्रयोग करने के लिए devstack + वर्चुअलबॉक्स का उपयोग करते हैं, तो सुनिश्चित करें कि आप अपने वीएलएएन से कनेक्ट करने के लिए एडॉप्टर के रूप में "पीसीनेट - फास्ट III" का चयन करें।

ऐसा करने के बाद, हम निम्नलिखित संचार मॉडल पर आते हैं:


कंप्यूटिंग नोड्स से स्विच तक की मोटी काली रेखा एक भौतिक चैनल (केबल) है। 102 और 103 (लाल और हरे रंग की धराशायी) टैग के साथ वलान ट्रैफ़िक को एक ही केबल पर ले जाया जाता है। ट्रैफ़िक मिक्स नहीं होता (दो लाइन कभी भी इंटरसेक्ट नहीं होती)।

जब उपयोगकर्ता "t1" 10.0.2.2 से 10.0.2.5 तक एक पैकेट भेजना चाहता है, तो ट्रैफ़िक कैसा दिखता है?
-पैकेज 10.0.2.2 से br102 ब्रिज तक और vlan102 तक जाता है, जहां टैग 102 को सौंपा गया है।
-Traffic एक स्विच के पीछे से गुजरता है जो वलान टैग को प्रोसेस करता है। एक बार जब यह दूसरी गणना नोड तक पहुँच जाता है, तो इसके वलान टैग की जांच की जाती है।
अध्ययन के परिणामों पर आधारित, कंप्यूटिंग नोड इसे vlan102 इंटरफ़ेस को भेजने का निर्णय लेता है।
-V102102 पैकेट से वलन आईडी फील्ड को हटा देता है ताकि पैकेट इंस्टेंसेस तक पहुंच सके (उदाहरणों में टैग इंटरफ़ेस नहीं है)।
-इसके बाद यह br102 के माध्यम से चला जाता है और 10.0.2.5 पते पर पहुंच जाता है।

VlanManager कॉन्फ़िगर करें

OpenStack में VlanManager नेटवर्क सेटिंग्स को कॉन्फ़िगर करने के लिए, nova.conf फ़ाइल में निम्न पंक्तियाँ डालें:
# हम ओपनस्टैक यहाँ VlanManager का उपयोग करने के लिए करते हैं:
network_manager = nova.network.manager.VlanManager

#Interface जिस पर आभासी vlan इंटरफेस बनाया जाएगा:
vlan_interface = eth0

# निजी vlans के लिए पहला टैग नंबर
# (इस मामले में, 100 से कम वलान संख्या हमारी सेवा कर सकती है
# अनंत उद्देश्य और किरायेदारों द्वारा सेवन नहीं किया जाएगा):
vlan_start = 100

निष्कर्ष

किसी भी मामले में, VlanManager नेटवर्किंग का सबसे परिष्कृत मॉडल है जो वर्तमान में OpenStack द्वारा पेश किया गया है। विभिन्न उपयोगकर्ताओं के लिए L2 स्केलेबिलिटी और ट्रैफ़िक अलगाव प्रदान किए जाते हैं।
हालाँकि, इस प्रबंधक की अपनी सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, प्रत्येक उपयोगकर्ता नेटवर्क के लिए, यह आईपी पूल (L3 स्तर) को vlan नेटवर्क (L2 स्तर) को असाइन करता है (याद रखें; प्रत्येक उपयोगकर्ता का नेटवर्क IP + vlan पूल की एक जोड़ी द्वारा परिभाषित किया गया है)। इस प्रकार, दो अलग-अलग उपयोगकर्ताओं के लिए अलग-अलग एल 2 डोमेन में स्वतंत्र रूप से एक ही आईपी एड्रेसिंग योजना का उपयोग करना संभव नहीं है।
इसके अलावा, वलान टैग फ़ील्ड केवल 12 बिट लंबा है, जो अधिकतम 4096 वलान बनाने की अनुमति देता है। इसका मतलब है कि आपके पास 4096 से अधिक संभावित उपयोगकर्ता नहीं हो सकते हैं, न कि क्लाउड में इतने सारे।
इन सीमाओं को अभी भी उभरते समाधानों द्वारा दरकिनार किया जाएगा, जैसे कि क्वांटम , ओपनस्टैक प्लेटफॉर्म के लिए नया नेटवर्क प्रबंधक और सॉफ्टवेयर-परिभाषित नेटवर्किंग ।

इस श्रृंखला के अगले लेख में, मैं बताऊंगा कि फ्लोटिंग आईपी एड्रेस कैसे काम करता है।

मूल लेख अंग्रेजी में