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Overcloud 的 IPv6 网络

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Red Hat OpenStack Platform 16.2

配置 Overcloud 以使用 IPv6 网络

OpenStack Documentation Team

摘要

本指南提供有关使用 Red Hat OpenStack Platform director 创建使用 IPv6 进行端点的 Overcloud 的信息。这包括 director 如何部署基于 IPv6 的 Overcloud 和配置选项的信息。

使开源包含更多

红帽致力于替换我们的代码、文档和 Web 属性中存在问题的语言。我们从这四个术语开始:master、slave、黑名单和白名单。由于此项工作十分艰巨,这些更改将在即将推出的几个发行版本中逐步实施。详情请查看 CTO Chris Wright 的信息

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第 1 章 overcloud 的 IPv6 简介

Red Hat OpenStack Platform director 创建一个名为 overcloud 的云环境。默认情况下,overcloud 使用互联网协议版本 4 (IPv4)来配置服务端点。但是,overcloud 还支持互联网协议版本 6 (IPv6)端点,对于支持 IPv6 基础架构的组织非常有用。

本指南充当 Director 安装和使用指南的补充 信息。Director 安装和使用 中指定的相同要求也适用于本指南。根据需要实施这些要求。

1.1. IPv6 网络简介

IPv6 是互联网协议标准的最新版本。互联网工程任务强制(IETF)开发 IPv6 作为从当前通用 IPv4 标准提升 IP 地址耗尽的方法。IPv6 与 IPv4 有不同的区别,包括:

大 IP 地址范围
IPv6 范围大于 IPv4 范围。
更好的端到端连接
由于对网络地址转换的依赖,较大的 IP 范围提供了更好的端到端连接。
没有广播
IPv6 不支持传统的 IP 广播。相反,IPv6 使用多播以分级方式将数据包发送到适用的主机。
无状态地址自动配置(SLAAC)
IPv6 提供自动配置 IP 地址并检测网络上的重复地址的功能。这可减少依赖 DHCP 服务器来分配地址。

IPv6 使用 128 位(以 4 位表示的使用 16 位组)来定义地址,而 IPv4 则只使用 32 位(使用十进制数字来代表使用 8 位组)。例如,IPv4 地址(192.168.0.1)表示如下所示:

表示

11000000

192

10101000

168

00000000

0

00000001

1

对于 IPv6 地址(2001:db8:88ec:9fb3::1),表示类似如下:

表示

0010 0000 0000 0001

2001

0000 1101 1011 1000

0db8

1000 1000 1110 1100

88ec

1001 1111 1011 0011

9fb3

0000 0000 0000 0000

0000

0000 0000 0000 0000

0000

0000 0000 0000 0000

0000

0000 0000 0000 0001

0001

在代表 IPv6 地址时,每个位组中可以没有前面的零,并为每个 IP 地址省略一组零位组。在本例中,您可以使用 db8 来表示 0db8 位分组,省略三组的 0000 位组,这可以将 2001:0db8:88ec:9fb3:0000:0000:0000:0001 缩短为 2001:db8:88ec:9fb3::1。如需更多信息,请参阅 "RFC 5952: IPv6 Address Text Representation for a Recommendation for IPv6 Address Text Representation"

IPv6 中的子网

与 IPv4 类似,IPv6 地址使用位掩码来定义地址前缀作为其网络。例如,如果您将 IP 地址 2001:db8:88ec:9fb3::1/64/64 位掩码作为前缀,则位掩码充当定义前 64 位(2001:db8:88ec:9fb3)的前缀。剩余位 (0000:0000:0000:0001) 用于定义主机。

IPv6 也使用一些特殊地址类型:

loopback
回环设备使用 IPv6 进行主机内部通信。此设备始终为 ::1/128
链接本地
链接本地地址是在特定网络段中有效的 IP 地址。IPv6 要求每个网络设备具有链接本地地址,并使用前缀 fe80::/10。但是,大多数时候,这些地址的前缀为 fe80::/64
唯一的本地
唯一的本地地址用于本地通信。这些地址使用 fc00::/7 前缀。
多播
主机使用多播地址来加入多播组。这些地址使用 ff00::/8 前缀。例如,FF02::1 是网络中所有节点的多播组,FF02::2 则是所有路由的多播组。
全局多播
这些地址通常为公共 IP 地址保留。这些地址使用 2000::/3 前缀。

1.2. 在 Red Hat OpenStack Platform 中使用 IPv6

Red Hat OpenStack Platform (RHOSP) director 将 OpenStack 服务映射到隔离的网络。这些网络包括:

  • 内部 API
  • 存储
  • 存储管理
  • Project (tenant)网络(Neutron VLAN 模式)
  • 外部

有关这些网络流量类型的更多信息,请参阅 Director 安装和使用指南

director 还提供了将这些网络使用 IPv6 通信的方法。这意味着所需的 OpenStack 服务、数据库和其他相关服务使用 IPv6 地址进行通信。这也适用于使用涉及多个 Controller 节点的高可用性解决方案的环境。这有助于组织将 RHOSP 与 IPv6 基础架构集成。

使用下表作为 RHOSP 网络支持 IPv6 的指南:

网络类型支持的互联网协议(IP)备注

内部 API

  • IPv6
  • IPv4
 

存储

  • IPv6
  • IPv4
 

存储管理

  • IPv6
  • IPv4
 

项目网络

  • 双栈(IPv4/v6)
  • IPv6
  • IPv4
 

项目网络端点

  • 双堆栈(IPv4/v6)
  • IPv6
  • IPv4

这指的是托管项目网络隧道的网络 IP 地址,而不是项目网络本身。

用于网络端点的 IPv6 仅支持 VXLAN 和 Geneve。通用路由封装(GRE)尚不受支持。

外部 - 公共 API (和 Horizon)

  • IPv6
  • IPv4
 

外部 - 浮动 IP

  • 双堆栈(IPv4/v6)
  • IPv4

IPv6 使用全局多播地址(GUAs),而不是 NAT 和浮动 IP 地址。网络(neutron)服务需要项目网络之间的 IPv6 寻址使用 GUAs,在项目网络的 GUAs 中不会重叠,因此可以在没有 NAT 的情况下路由。

使用双堆栈(IPv4/v6),您可以使用浮动 IP 地址仅访问 IPv4 子网的 IP 地址。

提供商网络

  • 双堆栈(IPv4/v6)
  • IPv6
  • IPv4

IPv6 支持取决于项目操作系统。

置备(PXE/DHCP)

  • IPv6
  • IPv4
 

IPMI 或其他 BMC

  • IPv6
  • IPv4

RHOSP 通过 Provisioning 网络与基板管理控制器(BMC)接口通信。

如果 BMC 接口支持双堆栈 IPv4 或 IPv6,则不属于 RHOSP 的工具可以使用 IPv6 与 BMC 通信。

Overcloud 置备网络

IPv6

用于 overcloud 中裸机置备服务的 Provisioning 网络。

Overcloud 清理网络

在准备好重复使用之前,用于清理机器的隔离网络。

定义场景

本指南的场景是创建带有使用 IPv6 的隔离网络的 overcloud。使用 heat 模板和环境文件来配置网络隔离。此场景还为这些 heat 模板和环境文件提供某些变体,以演示配置中的特定区别。

注意

在这种情况下,undercloud 仍然使用 IPv4 连接进行 PXE 引导、内省、部署和其他服务。

本指南使用与高级 overcloud 类似的情况。主要区别是 Ceph Storage 节点的省略。

有关此场景的更多信息,请参阅 Director 安装和使用指南

重要

本指南将 2001:DB8::/32 IPv6 前缀用于 RFC 3849 中定义的文档目的。确保您从您自己的网络中替换这些示例地址。

第 2 章 为 IPv6 配置 overcloud

以下章节提供了运行 openstack overcloud deploy 命令前所需的配置。这包括准备节点以进行置备,在 undercloud 上配置 IPv6 地址,以及创建网络环境文件来为 overcloud 定义 IPv6 参数。

先决条件

2.1. 在 undercloud 上配置 IPv6 地址

undercloud 需要访问位于外部网络上的 overcloud 公共 API。为达到此目的,undercloud 主机需要在连接到外部网络的接口上有一个 IPv6 地址。

先决条件

  • 成功安装 undercloud。有关更多信息,请参阅在 undercloud 上安装 director
  • 您的网络支持 IPv6 原生 VLAN 以及 IPv4 原生 VLAN。
  • undercloud 可用的 IPv6 地址。

原生 VLAN 或专用接口

如果 undercloud 使用原生 VLAN 或附加到外部网络的专用接口,请使用 ip 命令将 IPv6 地址添加到接口。在本例中,专用接口是 eth0

$ sudo ip link set dev eth0 up; sudo ip addr add 2001:db8::1/64 dev eth0

中继的 VLAN 接口

如果 undercloud 使用与 control plane 网桥(br-ctlplane)相同的接口上使用中继的 VLAN 来访问外部网络,请创建一个新的 VLAN 接口,将其附加到 control plane,并在 VLAN 中添加 IPv6 地址。在本例中,外部网络 VLAN ID 为 100

$ sudo ovs-vsctl add-port br-ctlplane vlan100 tag=100 -- set interface vlan100 type=internal
$ sudo ip l set dev vlan100 up; sudo ip addr add 2001:db8::1/64 dev vlan100

确认 IPv6 地址

使用 ip 命令确认添加了 IPv6 地址:

$ ip addr

IPv6 地址会出现在所选接口上。

设置持久的 IPv6 地址

要使 IPv6 地址永久生效,请在 /etc/sysconfig/network-scripts/ 中修改或创建适当的接口文件。在本例中,在 ifcfg-eth0ifcfg-vlan100 中包含以下行:

IPV6INIT=yes
IPV6ADDR=2001:db8::1/64

如需更多信息,请参阅红帽客户门户网站中的 如何为 IPv6 配置网络接口?

2.2. 为 IPv6 部署注册和检查节点

节点定义模板(instackenv.json)是一个 JSON 格式文件,其中包含注册节点的硬件和电源管理详情。例如:

{
    "nodes":[
        {
            "mac":[
                "bb:bb:bb:bb:bb:bb"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.205"
        },
        {
            "mac":[
                "cc:cc:cc:cc:cc:cc"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.206"
        },
        {
            "mac":[
                "dd:dd:dd:dd:dd:dd"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.207"
        },
        {
            "mac":[
                "ee:ee:ee:ee:ee:ee"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.208"
        }
        {
            "mac":[
                "ff:ff:ff:ff:ff:ff"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.209"
        }
        {
            "mac":[
                "gg:gg:gg:gg:gg:gg"
            ],
            "cpu":"4",
            "memory":"6144",
            "disk":"40",
            "arch":"x86_64",
            "pm_type":"ipmi",
            "pm_user":"admin",
            "pm_password":"p@55w0rd!",
            "pm_addr":"192.0.2.210"
        }
    ]
}

先决条件

流程

  1. 创建节点定义模板后,将文件保存到 stack 用户的主目录(/home/stack/instackenv.json),然后将其导入到 director:

    $ openstack overcloud node import ~/instackenv.json

    此命令导入模板,并将每个节点从模板注册到 director。

  2. 将内核和 ramdisk 镜像分配给所有节点:

    $ openstack overcloud node configure

    节点现在在 director 中注册和配置。

验证步骤

  • 注册节点后,检查每个节点的 hardware 属性:

    $ openstack overcloud node introspect --all-manageable
    重要

    节点必须处于 manageable 状态。确保此进程完成运行。它可能需要 15 分钟来检查这些裸机节点。

2.3. 为 IPv6 部署标记节点

注册并检查节点硬件后,将每个节点标记到特定的配置集中。这些配置集标签将节点映射到类型,并将类别分配到部署角色。

先决条件

流程

  1. 检索节点列表来识别它们的 UUID:

    $ ironic node-list
  2. 在每个节点的 properties/capabilities 参数中添加 profile 选项。例如,要标记三个节点以使用 controller 配置集和三个节点以使用 compute 配置集,请使用以下命令:

    $ ironic node-update 1a4e30da-b6dc-499d-ba87-0bd8a3819bc0 add properties/capabilities='profile:control,boot_option:local'
    $ ironic node-update 6faba1a9-e2d8-4b7c-95a2-c7fbdc12129a add properties/capabilities='profile:control,boot_option:local'
    $ ironic node-update 5e3b2f50-fcd9-4404-b0a2-59d79924b38e add properties/capabilities='profile:control,boot_option:local'
    $ ironic node-update 484587b2-b3b3-40d5-925b-a26a2fa3036f add properties/capabilities='profile:compute,boot_option:local'
    $ ironic node-update d010460b-38f2-4800-9cc4-d69f0d067efe add properties/capabilities='profile:compute,boot_option:local'
    $ ironic node-update d930e613-3e14-44b9-8240-4f3559801ea6 add properties/capabilities='profile:compute,boot_option:local'

    添加 profile:controlprofile:compute 选项会将节点标记为相关的配置集。

    注意

    作为手动标记的替代选择,请使用自动配置集标记来根据基准测试数据标记大量节点。

2.4. 配置 IPv6 网络

本节检查 overcloud 的网络配置。这包括隔离 OpenStack 服务以使用特定网络流量并使用 IPv6 选项配置 overcloud。

2.4.1. 配置可组合 IPv6 网络

先决条件

流程

  1. 复制默认的 network_data 文件:

    $ cp /usr/share/openstack-tripleo-heat-templates/network_data.yaml /home/stack/.
  2. 编辑 network_data.yaml 文件的本地副本,并修改参数以满足您的 IPv6 网络要求。例如,外部网络包含以下默认网络详情:

    - name: External
      vip: true
      name_lower: external
      vlan: 10
      ipv6: true
      ipv6_subnet: '2001:db8:fd00:1000::/64'
      ipv6_allocation_pools: [{'start': '2001:db8:fd00:1000::10', 'end': '2001:db8:fd00:1000:ffff:ffff:ffff:fffe'}]
      gateway_ipv6: '2001:db8:fd00:1000::1'
    • name 是唯一强制值,但您也可以使用 name_lower 规范化名称以实现可读性。例如,将 InternalApi 更改为 internal_api
    • vip: true 在新网络中创建一个虚拟 IP 地址(VIP),并将其余参数设置新网络的默认值。
    • ipv6 定义是否启用 IPv6。
    • ipv6_subnetipv6_allocation_poolsgateway_ip6 为网络设置默认 IPv6 子网和 IP 范围。
  3. 使用 -n 选项,将自定义 network_data 文件包含在部署中。如果没有 -n 选项,部署命令使用默认的网络详情。

2.4.2. overcloud 中的 IPv6 网络隔离

overcloud 默认为 provisioning 网络分配服务。但是,director 可以将 overcloud 网络流量划分为隔离的网络。这些网络在您部署命令行中包含的文件中定义,默认为 network_data.yaml

当服务使用 IPv6 地址侦听网络时,您必须提供参数 default 来表示该服务在 IPv6 网络上运行。各个服务运行的网络都由文件 network/service_net_map.yaml 定义,可通过声明单个 ServiceNetMap 条目的参数默认值来覆盖。这些服务要求在环境文件中设置参数:

parameter_defaults:
  # Enable IPv6 for Ceph.
  CephIPv6: True
  # Enable IPv6 for Corosync. This is required when Corosync is using an IPv6 IP in the cluster.
  CorosyncIPv6: True
  # Enable IPv6 for MongoDB. This is required when MongoDB is using an IPv6 IP.
  MongoDbIPv6: True
  # Enable various IPv6 features in Nova.
  NovaIPv6: True
  # Enable IPv6 environment for RabbitMQ.
  RabbitIPv6: True
  # Enable IPv6 environment for Memcached.
  MemcachedIPv6: True
  # Enable IPv6 environment for MySQL.
  MysqlIPv6: True
  # Enable IPv6 environment for Manila
  ManilaIPv6: True
  # Enable IPv6 environment for Redis.
  RedisIPv6: True

核心 heat 模板中的 environments/network-isolation.j2.yaml 文件是一个 Jinja2 文件,该文件在可组合的网络文件中定义每个 IPv6 网络的所有端口和 VIP。呈现后,它会使用完整资源 registry 在相同位置生成 network-isolation.yaml 文件。

2.4.3. 配置 IPv6 隔离网络

默认 heat 模板集合包含用于默认网络配置的基于 Jinja2 的环境文件。此文件是 environment /network-environment.j2.yaml。使用 network_data 文件呈现时,它会生成名为 network-environment.yaml 的标准 YAML 文件。此文件的某些部分可能需要覆盖。

先决条件

流程

  • 使用以下详情创建一个自定义环境文件(/home/stack/network-environment.yaml):

    parameter_defaults:
      DnsServers: ["8.8.8.8","8.8.4.4"]
      ControlPlaneDefaultRoute: 192.0.2.1
      ControlPlaneSubnetCidr: "24"

    parameter_defaults 部分包含 IPv4 上保留的某些服务的自定义。

2.4.4. IPv6 网络接口模板

overcloud 需要一组网络接口模板。director 包含一组基于 Jinja2 的 Heat 模板,它根据您的 network_data 文件呈现:

NIC 目录描述环境文件

single-nic-vlans

单个 NIC (nic1),带有附加到默认的 Open vSwitch 网桥的 control plane 和 VLAN。

environments/net-single-nic-with-vlans-v6.j2.yaml

single-nic-linux-bridge-vlans

单个 NIC (nic1),带有附加到默认 Linux 网桥的 control plane 和 VLAN。

environments/net-single-nic-linux-bridge-with-vlans-v6.yaml

bond-with-vlans

附加到 nic1 的 control plane。默认 Open vSwitch 网桥带有绑定的 NIC 配置(nic2nic3)并附加了 VLAN。

environments/net-bond-with-vlans-v6.yaml

multiple-nics

附加到 nic1 的 control plane。将每个后续 NIC 分配给 network_data 文件中定义的每个网络。默认情况下,Storage 到 nic2, Storage Management 到 nic3, Internal API 到 nic4, Tenant 到 br-tenant 网桥上的 nic5,External 到默认 Open vSwitch 网桥上的 nic6

environments/net-multiple-nics-v6.yaml

2.5. 部署 IPv6 overcloud

若要部署使用 IPv6 网络的 overcloud,必须在部署命令中包括额外的参数。

先决条件

流程

$ openstack overcloud deploy --templates \
  -e /usr/share/openstack-tripleo-heat-templates/environments/network-isolation.yaml \
  -e /usr/share/openstack-tripleo-heat-templates/environments/net-single-nic-with-vlans.yaml \
  -e /home/stack/templates/network-environment.yaml \
  --ntp-server pool.ntp.org \
  [ADDITIONAL OPTIONS]

以上命令使用以下选项:

  • --templates - 从默认的 heat 模板集合创建 overcloud。
  • -e /usr/share/openstack-tripleo-heat-templates/environments/network-isolation.yaml - 向 overcloud 部署添加额外的环境文件。在这种情况下,它是一个为 IPv6 初始化网络隔离配置的环境文件。
  • -e /usr/share/openstack-tripleo-heat-templates/environments/net-single-nic-with-vlans.yaml - 向 overcloud 部署添加额外的环境文件。在这种情况下,它是一个为 IPv6 初始化网络隔离配置的环境文件。
  • -e /home/stack/network-environment.yaml - 向 overcloud 部署添加额外的环境文件。在本例中,它包含与 IPv6 相关的覆盖。

    确保 network_data.yaml 文件包含设置 ipv6: true。以前的 Red Hat OpenStack director 版本包含两个路由:一个用于外部网络上的 IPv6 (默认),另一个用于 Control Plane 上的 IPv4。要使用这两个默认路由,请确保 roles_data.yaml 文件中的 Controller 定义在 default_route_networks 参数中包含两个网络。例如,default_route_networks: ['External', 'ControlPlane']

  • --ntp-server pool.ntp.org - 设置 NTP 服务器。

overcloud 创建过程开始,并且 director 置备 overcloud 节点。完成此过程需要一些时间。要查看 overcloud 创建的状态,请以 stack 用户身份打开一个单独的终端并运行:

$ source ~/stackrc
$ heat stack-list --show-nested

访问 overcloud

director 会生成脚本来配置并帮助认证 director 主机与 overcloud 的交互。director 将此文件(overcloudrc)保存在 stack 用户的主目录中。运行以下命令来使用此文件:

$ source ~/overcloudrc

这会加载必要的环境变量,以便从 director 主机 CLI 与 overcloud 交互。要返回与 director 主机交互,请运行以下命令:

$ source ~/stackrc

第 3 章 部署后 IPv6 操作

使用 IPv6 网络部署 overcloud 后,您必须执行一些额外的配置。

先决条件

3.1. 在 overcloud 上创建 IPv6 项目网络

overcloud 需要基于 IPv6 的项目网络用于实例。提供 overcloudrc 文件,并在 neutron 中创建初始项目网络。

先决条件

流程

  1. 查找 overcloud 凭证文件:

    $ source ~/overcloudrc
  2. 创建网络和子网:

    $ openstack network create default --external --provider-physical-network datacentre --provider-network-type vlan --provider-segment 101
    
    $ openstack subnet create default --subnet-range 2001:db8:fd00:6000::/64 --ipv6-address-mode slaac --ipv6-ra-mode slaac --ip-version 6 --network default

    这会创建一个名为 default 的基本 neutron 网络。

验证步骤

  • 验证网络是否已成功创建:

    $ openstack network list
    $ openstack subnet list

3.2. 在 overcloud 上创建 IPv6 公共网络

将节点接口配置为使用外部网络后,您必须在 overcloud 上创建此网络以启用网络访问。

先决条件

流程

  1. 创建外部网络和子网:

    $ openstack network create public --external --provider-physical-network datacentre --provider-network-type vlan --provider-segment 100
    
    $ openstack subnet create public --network public --subnet-range 2001:db8:0:2::/64 --ip-version 6 --gateway 2001:db8::1 --allocation-pool start=2001:db8:0:2::2,end=2001:db8:0:2::ffff --ipv6-address-mode slaac --ipv6-ra-mode slaac

    此命令创建一个名为 public 的网络,为我们的实例提供超过 65000 IPv6 地址的分配池。

  2. 创建一个路由器,将实例流量路由到外部网络。

    $ openstack router create public-router
    $ openstack router set public-router --external-gateway public

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