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第1篇 初识Neutron2

第1章 Neutron是什么2

1.1 什么是云2

1.2 什么是OpenStack3

1.3 Neutron的发展与介绍4

1.4 分层思想与Neutron组件架构5

1.5 Neutron 中的服务7

1.5.1 Neutron二层网络服务7

1.5.2 Neutron三层网络服务9

1.5.3 Neutron高级网络服务9

1.5.4 其他服务10

1.6 Neutron支持的部署拓扑12

1.6.1 单一平面网络12

1.6.2 多平面网络13

1.6.3 混合平面私有网络13

1.6.4 通过私有网络实现运营商路由功能14

1.6.5 通过私有网络实现每个租户创建自己专属的网络区段14

1.7 爱上Neutron的理由15

1.7.1 北向API，框架结构与微内核15

1.7.2 大规模高性能，L2的控制平面L2 population（L2pop）15

1.7.3 大规模高性能，改善东西南北向流量之分布式虚拟路由（DVR）16

1.7.4 大规模高性能，L3高可用VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）17

1.8 小结17

第2章 Neutron二层网络服务实现原理18

2.1 二层网络基本原理18

2.2 大二层变革综述19

2.2.1 大二层多路径技术20

2.2.2 大二层互联技术20

2.3 二层网络的实现——ML2插件21

2.4 二层网络在Linux中的实现22

2.4.1 veth path演示用例23

2.4.2 Linux网桥演示用例24

2.5 Openvswitch中二层网络的实现26

2.6 虚拟机部署与二层网络的绑定（Port Binding）28

2.7 小结30

第3章 Neutron三层网络服务实现原理31

3.1 路由原理31

3.2 三层路由在Linux中的实现32

3.3 Neutron的三层网络实现33

3.4 通过实验夯实路由基础33

3.4.1 环境准备33

3.4.2 同一节 点上的两台虚拟机如何互访35

3.4.3 不同节点上的两台虚拟机如何互访36

3.4.4 虚拟机如何访问外网（SNAT）36

3.4.5 外网如何访问虚拟机（DNAT）36

3.4.6 VLAN36

3.4.7 VxLAN40

3.4.8 GRE40

3.5 FLAT、VLAN、GRE、VxLAN 网络拓扑41

3.6 小结43

第4章 OpenStack的部署与Neutron之Hello World44

4.1 OpenStack部署方式简介44

4.2 使用Devstack部署OpenStack开发环境44

4.2.1 系统环境45

4.2.2 部署Devstack环境45

4.2.3 自动化脚本一键自动部署OpenStack47

4.3 创建第一个网络49

4.4 小结59

第2篇 Neutron进阶61

第5章 Neutron中的网络安全61

5.1 iptables基础61

5.2 Neutron中的安全组66

5.2.1 Neutron中的自定义链67

5.2.2 每个虚拟机的链和规则68

5.2.3 配置使用Neutron 中的Security Group69

5.2.4 Allowed Address Pairs扩展69

5.3 Neutron中的防火墙69

5.4 有状态的防火墙和基于OVS流规则的防火墙71

5.4.1 什么是有状态的防火墙71

5.4.2 有状态防火墙在iptables中的实现72

5.4.3 从数据流向看iptables对TCP、UDP及ICMP报文的支持73

5.4.4 Openvswitch中对有状态防火墙的支持73

5.5 多层防火墙应用实例74

5.6 Group Based Policy75

5.7 小结76

第6章 高级网络服务77

6.1 网络服务模型与用例77

6.1.1 Routed/Embedded网络服务78

6.1.2 Floating/In-Path网络服务78

6.1.3 Out-of-Path网络服务78

6.1.4 网络服务插入点79

6.1.5 L3层的网络服务用例79

6.1.6 L2层的网络服务用例80

6.1.7 Bump-in-the-Wire网络服务用例80

6.1.8 TAPaaS网络服务用例81

6.2 ServiceType框架81

6.2.1 ServiceType种类81

6.2.2 如何配置ServiceType使用高级网络服务82

6.2.3 重构后的高级服务代码实现83

6.3 其他高级网络服务特性84

6.3.1 Neutron Flavor框架84

6.3.2 Service Insertion84

6.3.3 Service Chain（服务链）86

6.3.4 Traffic Steering特性87

6.3.5 Huawei Service Chain特性87

6.4 LBaaS服务原理与实现88

6.4.1 LBaaS代码结构88

6.4.2 LBaaS应用场景及实现要点89

6.4.3 LBaaS示例90

6.5 IPSec VPNaaS服务原理与实现91

6.5.1 隧道协议的本质与分类91

6.5.2 VPN的本质与分类92

6.5.3 IPSec理论93

6.5.4 Neutron openSwan/strongSwan VPNaaS驱动架构95

6.5.5 运行Neutron strongSwan VPNaaS96

6.5.6 Neutron strongSwan VPNaaS配置与排错102

6.6 基于MPLS的VPNaaS服务原理与实现106

6.6.1 MPLS原理与路由信息传递106

6.6.2 Neutron VPNaaS数据模型演进109

6.6.3 Neutron MPLS VPN实现原理110

6.7 小结111

第7章 网络性能调优112

7.1 通用操作系统与传统Hypervisor的网络性能瓶颈112

7.1.1 网络性能瓶颈在哪儿112

7.1.2 virtio113

7.1.3 vhost115

7.1.4 vhost-user与snabbswitch115

7.1.5 openonload116

7.2 Neutron性能的评价指数117

7.3 API Server的调优118

7.4 MySQL、Rabbitmq调优119

7.5 计算节点及13-agent的调优119

7.6 网络中的MTU问题对性能的影响120

7.7 启用L2pop特性提高性能121

7.8 通过分布式虚拟路由器改善网络节点性能122

7.8.1 实例分析123

7.8.2 命名空间126

7.8.3 配置使用Neutron DVR126

7.8.4 环境演示127

7.8.5 内幕分析128

7.8.6 DVR定制OVS Flow138

7.9 网络节点的高可用性139

7.9.1 通过pacemaker/corosync实现的Neutron L3 高可用性140

7.9.2 支持Neutron L3高可用性和扩展性145

7.9.3 VRRP高可用性156

7.10 小结163

第3篇 Neutron实战165

第8章 Neutron实战开发165

8.1 Neutron的数据模型介绍166

8.1.1 核心实体（L2）167

8.1.2 L3层的实体167

8.1.3 高层服务实体168

8.2 Neuron的API及其实现机制介绍168

8.3 使用eclipse＋pydev插件建立开发环境170

8.4 如何开发新的Plugin173

8.5 为新二层设备开发MechanismDriver实战179

8.6 小结183

第9章 贡献Neutron社区184

9.1 加入OpenStack社区184

9.2 注册BP与neutron-spec185

9.3 如何提交代码191

9.4 Neutron CI测试195

9.5 代码及代码风格198

9.6 小结199

第10章 Neutron中的测试200

10.1 单元测试201

10.1.1 assert_has_calls实例203

10.1.2 assert_called_once_with实例204

10.2 功能测试205

10.3 Tempest集成测试208

10.4 小结217

第4篇 Neutron杂谈与展望219

第11章 软件定义网络（SDN）219

11.1 软件定义网络（SDN）简介219

11.2 OpenFlow 中的L3层路由与跨数据中心的SDN221

11.3 RouteFlow222

11.4 SDN Neutron的集成223

11.5 NFV224

11.6 小结226

第12章 IPv6与Neutron227

12.1 基础知识227

12.1.1 IPv6地址的3种配置方式227

12.1.2 IPv6 Privacy Extensions228

12.1.3 Radvd软件路由器228

12.1.4 IPv6地址类型228

12.2 IPv6在Neutron 中的实现229

12.2.1 Neutron中的IPv6地址支持229

12.2.2 Neutron 中的IPv6前缀代理（PrefixDelegation，PD）机制233

12.2.3 Neutron网络中的IPv6路由233

12.3 IPv6在管理网络中的实现233

12.3.1 配置Radvd234

12.3.2 配置Keystone234

12.3.3 配置glance238

12.3.4 配置Nova239

12.3.5 配置neutron-server242

12.3.6 配置swift244

12.3.7 配置swift-storage245

12.3.8 配置corosync246

12.3.9 配置cinder247

12.3.10 配置RabbitMQ249

12.3.11 IPv6 novarc250

12.3.12 实验结果验证251

12.4 小结254

附录256

附录A Openstack网络的故障排除256

A.1 虚拟机获取不到IP的问题256

A.2 虚拟机无法访问外网的问题256

A.3 无法重建GRE隧道的问题257

附录B 调试代码时可能遇到的问题258

B.1 服务状态不一致的问题258

B.2 在eclipse 中调试OpenStack代码时，模块动态替换的问题258

B.3 Devstack环境中切换代码分支的问题259

附录C Devstack环境代码升级的问题260

参考链接264