在Docker中使用Open vSwitch创建跨主机的容器网络

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本文介绍了如何使用Open vSwitch为Docker 1.9.0及以后版本提供网络支持。操作前请先确认你已经按照INSTALL.md（http://openvswitch.org/support/dist-docs/INSTALL.md）编译，或者通过包管理器安装了Open vSwitch。关于如何安装Docker，请参考www.docker.com上提供的介绍。

Docker从1.9.0版本之后提供了跨主机的网络支持。通过将Docker和Open vSwitch整合，则可以利用Open vSwitch virtual network（OVN）进行互联互通。
</p>安装

要想使用OVN实现Docker的跨主机网络，Docker在启动时必须指定分布式键值存储服务，比如你打算使用Consul作为键值存储，启动Docker daemon时请使用如下参数：
Shell
docker daemon --cluster-store=consul://127.0.0.1:8500 \
--cluster-advertise=$HOST_IP:0
其中$HOST_IP是你主机本地IP。
OVN为容器提供了虚拟化的网络，目前OVN和Docker的集成，有两种方式：即”underlay”模式和”overlay”模式。
在”underlay”模式下，OVN依赖于OpenStack为容器提供网络。此模式下，使用者可以让虚拟机中的容器、独立虚拟机（不运行任何容器）、物理机都连接到相同的逻辑网络下。这是种多租户、多主机的解决方案。
在”overlay”模式下，OVN可以用来创建跨主机的容器间网络。此模式是单租户（当然在不需要额外的网络隔离的情况下可以拓展成多租户）、多主机的解决方案。此模式不依赖OpenStack。
无论哪种模式，想要让容器使用OVN都必须在所有容器宿主机上安装Open vSwitch。
Overlay模式
使用OVN的”overlay”模式要求的Open vSwitch最小版本是2.5。
初始化中心节点
在OVN的架构中，需要有一个中心节点用来存储网络定义。在需要部署的机器中选择一台作为中心节点，IP地址是$CENTRAL_IP。
通过以下命令启动ovsdb-server，监听在TCP的6640端口：
Shell
ovs-appctl -t ovsdb-server ovsdb-server/add-remote ptcp:6640
启动ovn-northd守候进程，这个进程用来将Docker存储在OVN_Northbound中的网络定义同步到OVN_Southbound中：
Shell
/usr/share/openvswitch/scripts/ovn-ctl start_northd
初始化各节点（仅需执行一次）
以下过程在每个你需要启动容器的机器上仅执行一次（除非OVS数据库清空后，任何其他清空执行多次都会带来问题。）
下面的命令中，$LOCAL_IP指宿主机可以被访问的IP地址，OVS将通过这个IP与其他宿主机通讯。$ENCAP_TYPE指通道类型。目前可选项是”geneve” 和 “stt”。（注意你的宿主机内核必须支持你选择的$ENCAP_TYPE类型。这两种类型都默认包含在了Open vSwitch的内核模块中。如果你的Open vSwitch内核模块来自于上游Linux发行版，那么geneve最低支持的内核版本是3.18。发行版中的内核模块不支持stt。你可以通过lsmod | grep $ENCAP_TYPE来确认是否支持相应的模式。）
Shell
ovs-vsctl set Open_vSwitch . external_ids:ovn-remote="tcp:$CENTRAL_IP:6640" \
external_ids:ovn-encap-ip=$LOCAL_IP external_ids:ovn-encap-type="$ENCAP_TYPE"
最后，启动ovn-controller，记得将启动命令添加到系统启动脚本中。
Shell
/usr/share/openvswitch/scripts/ovn-ctl start_controller
启动Open vSwitch驱动
默认情况下，Docker使用Linux bridge作为网络驱动，当然了它支持其他外部驱动。为了让Docker使用Open vSwitch，你需要启动Open vSwitch驱动。
Open vSwitch驱动使用了Python的flask模块来监听Docker的网络API调用。所以如果你的主机还没有安装flask，使用以下命令安装：
Shell
easy_install -U pip
pip install Flask
在所有准备运行Docker容器的机器上都要执行以下命令以启动驱动：
Shell
ovn-docker-overlay-driver --detach
Docker内建的网络和OVN的网络概念非常一致，请查阅Docker的文档获取更全面的命令指南，这里只是个简单的例子。
创建逻辑交换机
使用以下命令创建一个名为foo，子网为192.168.1.0/24的逻辑交换机。
Shell
NID=`docker network create -d openvswitch --subnet=192.168.1.0/24 foo`
列出所有逻辑交换机
你也可以在OVN的northbound数据库中查看逻辑交换机，通过以下命令：
Shell
ovn-nbctl --db=tcp:$CENTRAL_IP:6640 lswitch-list
将Docker容器连接到逻辑交换机
例如将一个busybox容器连接到逻辑网络foo上，只需要执行：
Shell
docker run -itd --net=foo --name=busybox busybox
列出所有逻辑端口
目前Docker尚未提供命令来列出交换机端口，所以你可以通过直接查询OVN数据库来查看：
Shell
ovn-nbctl --db=tcp:$CENTRAL_IP:6640 lport-list $NID
创建逻辑交换机并将正在运行的容器连接
Shell
docker network create -d openvswitch --subnet=192.168.2.0/24 bar
docker network connect bar busybox
你可以通过如下命令断开容器和逻辑交换机的连接
Shell
docker network disconnect bar busybox
删除逻辑交换机

Underlay模式


此模式需要预先安装运行OpenStack。
初始化各节点（仅需执行一次）
OpenStack租户先要在他们的网络内创建单或多网络端口的虚拟机。租户需要先取得想要作为宿主机的端口ID（port-id）。可以通过以下命令取得虚拟机关联的网络端口ID：
然后执行：
Shell
neutron port-list --device_id=$id
在虚拟机中，下载包含租户信息的OpenStack RC文件（下文称之为’openrc.sh’）。编辑并添加之前获得的端口ID信息到这个文件中，例如：
Shell
#!/bin/bash
export OS_AUTH_URL=http://10.33.75.122:5000/v2.0
export OS_TENANT_ID=fab106b215d943c3bad519492278443d
export OS_TENANT_NAME="demo"
export OS_USERNAME="demo"
export OS_VIF_ID=e798c371-85f4-4f2d-ad65-d09dd1d3c1c9
创建Open vSwitch桥接
如果你的虚拟机只有一个网卡（如’eth0′），你创建一个名为breth0的网桥，然后将eth0网卡上的IP和路由信息全部转移到网桥上。（如果有多块网卡，你需要在想要发送网络流量的那块上进行这个操作。）
如果你使用DHCP服务获取IP地址，首先需要停掉在物理网卡（如eth0）上监听的DHCP客户端，然后在新创建的网桥（如breth0）上启动监听。
根据你的虚拟机的不同，你需要把以上操作设置到启动脚本中。
例如你的虚拟机运行Debian/Ubuntu，可以参考openvswitch-switch.README.Debian（http://openvswitch.org/support/dist-docs/debian/openvswitch-switch.README.Debian）。如果虚拟机运行RHEL系统，参考README.RHEL（http://openvswitch.org/support/dist-docs/rhel/README.RHEL）。
启动Open vSwitch网络驱动
Open vSwitch驱动使用了Python的flask模块来监听Docker的网络API调用，也使用了OpenStack的python-neutronclient库。如果你还没有安装他们，请先安装：
pip install python-neutronclient
pip install Flask
执行openrc文件：
启动网络驱动，并在询问时提供你的OpenStack租户密码：
Shell
ovn-docker-underlay-driver --bridge breth0 --detach
接下来，你可以使用上文在Overlay模式中介绍的命令来使用Docker了。
供多关于OVN架构的细节，请通过man ovn-architecture参考。
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