OpenStack の Quantum + Open vSwitch でVLAN構成を試してみた

# 概要
　OpenStack(Folsom) において、Quantum と Open vSwitch を使って "tenant_network_type = vlan" の構成を組むと、各ノードにどのような形で仮想インタフェースやブリッジが構成されるのか知りたかったので、調査しました。

　仮想インスタンス群で、下記のような論理構成を組む意図で、

* 3つのVLANを用意する。
  * そのうち、仮想インスタンス用には2つを使用する。
  * 1つは、OpenStackの管理ネットワークとして使用する。
* 上記のVLANは一つの物理インタフェースに共存する。
  * 実際には、インタフェースを物理的に分けるのが好ましいが、試験環境の都合のため。

という前提で、L3 Agent を除いた構成を確認しました。

![論理構成](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-lb/1.png)

# 詳細
　仮に上図のVLAN-Xを VLAN-ID:50、VLAN-Yを VLAN-ID:40、OpenStackの管理用ネットワークをVLAN-ID:30とします。
　Network Node では、

* Quantum の Open vSwitch Agent
* Quantum Server
* DHCP Agent

を動作させます。


　Compute Node では、

* Nova Compute
* Quantum の Open vSwitch Agent

を動作させます。
## 1.初期状態
### Network Node
br-* は、ovs-vsctl add-br で手動で作成する必要があります。
![Netowrk Node:初期状態](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/2.png)

### Compute Node
br-* は、ovs-vsctl add-br で手動で作成する必要があります。
![Compute Node:初期状態](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/3.png)

## 2.片方のネットワーク(VLAN:40)のみに繋ぐ仮想インスタンスを作成
　1.の状態で、VLAN:40のネットワークを紐付けたインスタンスの作成指示を発行すると、下記のように変化します。
### Network Node
　quantum-plugin-openvswitch-agent によって、以下の作業が実施されます。

* br-int と br-eth0 をつなぐための、veth: int-br-eth0 <-> phy-br-eth0 を作成する。
* int-br-eth0 を br-int に add port する。
 * int-br-eth0 -> br-int の flow に「VLAN-ID:40だったらVLAN-ID:1 に変換する」ルールを定義する。
* phy-br-eth0 を br-eth0 に add port する。
 * phy-br-eth0 -> br-eth0 の flow に「VLAN-ID:1だったらVLAN-ID:40 に変換する」ルールを定義する。


　DHCP Agent によって、以下の作業が実施されます。

* tap*を作成して、VLAN-ID:1 で br-int に add port する。
* tap* に対して、VLAN-ID:40 用のネットワークの設定を与えた dnsmasq を起動する。

![Netowrk Node:SingleNic インスタンス作成後](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/4.png)

### Compute Node
　quantum-plugin-openvswitch-agent によって、以下の作業が実施されます。

* br-int と br-eth0 をつなぐための、veth: int-br-eth0 <-> phy-br-eth0 を作成する。
* int-br-eth0 を br-int に add port する。
 * int-br-eth0 -> br-int の flow に「VLAN-ID:40だったらVLAN-ID:1 に変換する」ルールを定義する。
* phy-br-eth0 を br-eth0 に add port する。
 * phy-br-eth0 -> br-eth0 の flow に「VLAN-ID:1だったらVLAN-ID:40 に変換する」ルールを定義する。

nova-compute によって、以下の作業が実施されます。

* Linux Bridge: qbr* を作成する。
* qbr* を br-int と接続するための、veth: qvb <->qbo を作成する。
 * qvb* を qbr* に add port する。
 * qvo* を br-int に VLAN-ID:1 で add port する。
* Tap Device: vnet*を 作成する。
 * vnet* を qbr* に add port する。
* 上記の tap* に紐付けた VM を起動する。

これにより、VM が VLAN-ID:40 に所属し、dnsmasq の提供する DHCP サーバから、IPアドレスを取得します。

![Compute Node:SingleNic インスタンス作成後](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/5.png)

## 3.両方のネットワーク(VLAN:40, 50)に繋ぐMultiNic仮想インスタンスを作成
2.の状態で、VLAN-ID:40 と VLAN-ID:50 を紐付けたインスタンスの作成指示を発行すると、下記のように変化します。

### Network Node
　quantum-plugin-openvswitch-agent によって、以下の作業が実施される。

* int-br-eth0 -> br-int の flow に「VLAN-ID:50だったらVLAN-ID:2 に変換する」ルールを定義する。
* phy-br-eth0 -> br-eth0 の flow に「VLAN-ID:2だったらVLAN-ID:50 に変換する」ルールを定義する。

　DHCP Agent によって、以下の作業が実施される。

* tap*を作成して、VLAN-ID:2 で br-int にadd port する。
* tap* に対して、VLAN-ID:50 用のネットワークの設定を与えた dnsmasq を起動する。

![Netowrk Node:MultiNic インスタンス作成後](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/6.png)

### Compute Node
　quantum-plugin-openvswitch-agent によって、以下の作業が実施される。

* int-br-eth0 -> br-int の flow に「VLAN-ID:50だったらVLAN-ID:2 に変換する」ルールを定義する。
* phy-br-eth0 -> br-eth0 の flow に「VLAN-ID:2だったらVLAN-ID:50 に変換する」ルールを定義する。

　nova-compute によって、以下の作業が実施されます。

* Linux Bridge: qbr* を作成する。
* qbr* を br-int と接続するための、veth: qvb <->qbo を作成する。
 * qvb* を qbr* に add port する。
 * qvo* を br-int に VLAN-ID:1 で add port する。
* Tap Device: vnet*を作成する。
 * vnet* を qbr* に add port する。
* 上記の手順をVLAN-ID:2 についても行う。
* 上記のtap*に紐付けたVMを起動する。

これにより、VMがVLAN-ID:40, 50に所属し、DHCPによって、管理ノードのdnsmasqからIPアドレスを取得します。

![Compute Node:MultiNic インスタンス作成後](https://raw.github.com/mdoi/qiita_image/master/images/openstack-ovs/7.png)

このようにして、仮想インスタンス間で始めに示したような論理ネットワークを構成できます。