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TungstenFabric入门宝典丨关于服务链、BGPaaS及其它

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作者：Tatsuya Naganawa  译者：TF编译组

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   服务链

尽管有很多用例，但NFVI将成为Tungsten Fabric最突出的用例之一，这是由于NFVI许多独特的功能，使其成为实现软件的基础。

其中最著名的功能就是服务链（service-chain），该功能可在不更改VNF IP的情况下管理流量，从而可以实时插入和删除VNF。

由于vRouter可以在内部包含VRF，因此它可以在VNF的每个接口上都具有VRF，并且可以通过虚假的下一跳处理流量，例如发送给下一个VNF。

Tungsten Fabric的服务链是通过这种方式实现的，因此一旦创建服务链，你将看到很多个VRF被创建，并且将插入下一跳，将流量发送到服务链中的下一个VNF。

  • VRF（在control的术语中是routing-instance）被命名为domain-name:project-name:virtual-network-name:routing-instance-name。在大多数情况下，virtual-network-name和routing-instance-name是相同的，但是服务链是该规则的一个例外


要设置一个服务链示例，可以按照以下视频中的步骤进行操作：

  • https://www.youtube.com/watch?v=h6qOqsPtQ7M


之后，你可以看到左侧virtual-network具有右侧virtual-network的前缀，并带有更新的下一跳，该前缀指向VNF的左侧接口，对于右侧virtual-network反之亦然。

注意：据我所知，在使用服务链v2时，仅使用“左”和“右”接口进行服务链计算，而“管理”和“其它”接口则被忽略

   L2, L3, NAT

有许多具有不同流量类型集的VNF，因此NFVI的SDN也需要支持多种流量类型。

为此，Tungsten Fabric服务链支持三种流量类型，即l2，l3，nat。

l2服务链（也称为透明服务链）可以与透明VNF一起使用，透明VNF与网桥具有相似的功能，并基于arp响应发送报文。

尽管vRouter始终使用相同的mac地址（00:01:00:5e:00:00），

  • https://github.com/Juniper/contrail-controller/wiki/Contrail-VRouter-ARP-Processing#vrouter-mac-address


但这种情况是该规则的例外，VNF左侧的vRouter使用dest mac: 2:0:0:0:0:2发送流量，而VNF右侧的vRouter使用dest mac 1:0:0:0:0:1发送流量。因此，bridge-type的VNF会将流量发送到其接口的另一侧。

请注意，即使使用l2 vnf，左侧virtual-network和右侧virtual-network也需要具有不同的子网。这可能有点反常，但是由于vRouter可以进行l3路由，因此可以使用vRouter - L2VNF - vRouter，就像router - L2VNF – router是可以接受的一样。

另一方面，l3服务链（也称为in-network服务链）将在不更改mac地址的情况下将流量发送到VNF，因为在这种情况下，VNF将根据其目标IP进行路由（类似于路由器的行为）。除mac地址外，其行为与l2的情况几乎相同。

Nat服务链类似于l3服务链，因为它希望VNF根据目标IP进行路由。一个很大的区别是，它将右侧virtual-network的前缀复制到左侧virtual-network，但是不会将左侧virtual-network的前缀复制到右侧virtual-network！

  • 因此左/右接口需要仔细选择，因为在这种情况下它是不对称的


这种服务链形式的典型用例是，在用于Internet访问的SNAT等情况下，VNF的左侧接口具有私网IP，而右侧接口具有全局IP。由于私网IP无法导出到Internet，在这种情况下，左侧virtual-network的前缀无法复制到右侧virtual-network。

   ECMP，多VNF

服务链功能还支持ECMP设置，用于规模化部署。

  • 配置基本相同，但需要将多个端口-元组分配给一个服务实例。


在这之后，你会发现，流量将根据5个数据包的5元组进行负载平衡。

多VNF也可以设置，如果将多个服务实例分配到一个网络策略上，则可以设置多VNF。

当使用l3服务链时，虽然可能会有反直觉，但需要将两个VNF分配给同一个虚拟网络。

  • 因为所有来自VNF的数据包都会在服务链的独立VRF中，所以它们可以有相同的子网。


也支持同时使用l2和l3，不过在这种情况下，需要将l2 vnf分配到不同的虚拟网络中，其中一个网络政策是附加的。

  • 在这篇博文中描述了设置示例： https://tungsten.io/building-and-testing-layer2-service-images-for-opencontrail/


   子接口

这也是NFVI中使用的功能，因此这里我也要提一下。

VNF会基于各种原因发送带标签的报文。在这种情况下，如果vlan标签不同，则vRouter可以使用不同的VRF。

  • 类似于Junos术语“set routing-instances routing-interface-name interface xxx”中的子接口


这里描述了具体操作：
https://www.youtube.com/watch?v=ANhBQe_DS2E

   DPDK

vRouter具有使用DPDK与物理NIC交互的功能。

它将经常用于NFV类型的部署，因为基于纯Linux kernel的网络堆栈，要获得与典型VNF（本身可能使用DPDK或类似技术）相当的转发性能仍然不容易。

  • https://blog.cloudflare.com/how-to-receive-a-million-packets/


要通过ansible-deployer启用此功能，需要设置这些参数。



bms1:
  roles:
    vrouter:
      AGENT_MODE: dpdk
      CPU_CORE_MASK: “0xe” 
## coremask for forwarding core (
Note: please don't include first core in numa to reach optimal performance :( )
      SERVICE_CORE_MASK: “0x1” 
## this is for non-forwarding thread, so isolcpu for this core is not needed
      DPDK_CTRL_THREAD_MASK: “0x1” 
## same as SERVICE_CORE_MASK
      DPDK_UIO_DRIVER: uio_pci_generic 
## uio driver name
      HUGE_PAGES: 16000 
## number of 2MB hugepages, it can be smaller

当设置为AGENT_MODE: dpdk时，ansible-deployer将会安装一些容器，例如vrouter-dpdk——这是一个针对物理NIC运行PMD的进程。因此在这种情况下，将基于DPDK实现从vRouter到物理NIC的转发。

注意：

1. 由于vRouter链接到PMD的数量有限，因此要使用某些特定的NIC，可能需要重新构建vRouter

  • https://github.com/Juniper/contrail-vrouter/blob/master/SConscript#L321


2. 对于某些NIC（例如XL710），不能使用uio_pci_generic。在这种情况下，需要改用vfio-pci

  • https://doc.dpdk.org/guides-18.05/rel_notes/known_issues.html#uio-pci-generic-module-bind-failed-in-x710-xl710-xxv710


由于在这种情况下，vRouter的转发平面不在kernel空间中，因此无法使用tap设备从VM获取报文。为此，QEMU具有“vhostuser”的功能，用于在用户空间中将报文发送到dpdk进程。当vRouter配置为AGENT_MODE: dpdk时，nova-vif-driver将自动创建vhostuser vif，而不是创建用于kernel vRouter的tap vif。

  • 从VM方面看，它看起来仍然像virtio，因此可以使用常规的virtio驱动程序与DPDK vRouter进行通信。


一个警告是，当QEMU将要连接到vhostuser界面时，qemu还需要为此提供巨大的支持。使用OpenStack时，此knob将为每个VM分配大量页面。

Tungsten Fabric入门宝典丨关于服务链、BGPaaS及其它

为了达到最佳性能，kernel和dpdk进程本身都有很多调整参数。对我来说，在kernel方面以下两篇文章是最有帮助的。

  • https://www.redhat.com/en/blog/tuning-zero-packet-loss-red-hat-openstack-platform-part-1

  • https://www.redhat.com/en/blog/going-full-deterministic-using-real-time-openstack

  • cat /proc/sched_debug也可用于查看核心隔离是否运行良好


而在vRouter方面，这一点可能需要注意。

1. vRouter将使用基于5-tuple的核心负载均衡，因此为了获得最佳性能，可能需要增加流的数量

  • https://www.openvswitch.org/support/ovscon2018/6/0940-yang.pptx


注意：当使用vrouter-dpdk时，使用untagged数据包可能会带来更多的吞吐量（这意味着在不使用--vlan_tci的情况下提供vrouter-dpdk）

   BGPaaS

BGPaaS也是Tungsten Fabric中比较独特的功能，该功能用于在VNF中插入VRF的路由。

  • 从某种意义上说，它有点类似于AWS VPN网关，因为它会自动从VPC路由表中获取路由


从操作角度来看，使用vRouter的网关IP和服务IP，vRouter中的VNF将具有IPV4 bgp对等方。

一个值得注意的用例是设置ipsec VNF，它可以通过VPN网关连接到公共云。在这种情况下，VPC的路由表将被复制到VNF，并将通过BGPaaS复制到vRouter的VRF，因此，当在公共云的VPC中新添加修改的子网时，所有前缀均会被正确分配。

   Service Mesh

Istio运行良好，多集群也是其中很有趣的主题。

  • https://www.youtube.com/watch?v=VSNc9qd2poA


  • https://istio.io/docs/setup/kubernetes/install/multicluster/vpn/




Tungsten Fabric入门宝典系列文章——


  1. 首次启动和运行指南

  2. TF组件的七种“武器”

  3. 编排器集成

  4. 关于安装的那些事（上）

  5. 关于安装的那些事（下）

  6. 主流监控系统工具的集成

  7. 开始第二天的工作

  8. 8个典型故障及排查Tips

  9. 关于集群更新的那些事

  10. 说说L3VPN及EVPN集成


 Tungsten Fabric 架构解析 系列文章——


  • 第一篇： TF主要特点和用例

  •   第二篇： TF怎么运作

  •    第三篇：详解vRouter体系结构

  •    第四篇： TF的服务链

  •   第五篇： vRouter的部署选项

  •    第六篇： TF如何收集、分析、部署？

  •    第七篇： TF如何编排

  •   第八篇： TF支持API一览

  •   第九篇： TF如何连接到物理网络

  •   第十篇： TF基于应用程序的安全策略

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