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TungstenFabric入门宝典丨TF组件的七种“武器”

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作者：Tatsuya Naganawa  译者：TF编译组


Tungsten Fabric入门宝典丨TF组件的七种“武器”
Tungsten Fabric中有很多不同的组件。接下来我简要描述它们的用法。
概览

总体而言，Tungsten Fabric中包含7种角色和（多达）30个微服务，其中角色部分如下：

  • vRouter

  • control

  • config

  • config-database

  • analytics（从TF 5.1开始，可被进一步分为analytics、analytics-snmp和analytics-alarm）

  • analytics-database

  • webui

尽管组件很多，但在简单的用例中，只需要4种角色：vRouter，control，config，config-database。当然在大多数情况下，webui也是需要的。
如果你只对Tungsten Fabric的控制平面/数据平面部分感兴趣，也可以省略analytics。只是在这种情况下，某些功能（如v1服务链，haproxy负载均衡器及k8s ingress，SNAT等）将无法正常工作。
control, vRouter

Control和vRouter构成了Tungsten Fabric的控制平面和数据平面，因此可以说，这是Tungsten Fabric系统最重要的部分。
由于control和vRouter都在内部使用MPLS-VPN，因此我建议至少在深入研究它们的细节之前，先略读一下这些材料：

  • https://www.juniper.net/uk/en/training/certification/certification-tracks/sp-routing-switching-track?tab=jncis-sp

  • https://www.juniper.net/uk/en/training/certification/certification-tracks/sp-routing-switching-track?tab=jncip-sp


由于大多数高级功能都在control当中，而vRouter是MPLS所固有的，因此这些资料将有助于弄清它们正在尝试做些什么。
由于control和vrouter-agent都在内部使用VPNV4 BGP，因此vRouter及其内部VRF将根据extended community属性（也称为路由目标route-target）装载所需的前缀。因此，在vRouter上创建容器或虚拟机时，它可以将VPNV4路由的信号发送给control，并将所有路由映射到其它的vRouter，从而数据平面可以知道自动将报文发送到何处。
有趣的是，vRouter的虚拟网络可能具有多个默认网关，并且具有相同的IP和相同的MAC！（用Junos的术语来说，与virtual-gateway-address的行为类似。）
由于不需要VRRP来为每个虚拟网络提供默认网关，因此它消除了瓶颈，并使一切变得完全分布式。
vRouter还可以为某些功能（例如基于状态的防火墙、NAT、基于流的ECMP等）进行基于流的处理。这是一个重要的区别，因为这种行为会引入一些调整点，例如每秒的连接数和最大流数。（在基于包的系统中，PPS（每秒数据包）和吞吐量（以及某些情况下的延迟）是关键。）如果这些参数对你的系统非常重要，也许你还需要检查这些参数。
注意：可以选择在“ports”配置中使用“packet-mode”参数禁用此行为。
config

Config同样包含几个组件。Config-api为Tungsten Fabric的配置提供了一个API端点，该端点使用了许多组件，例如control、analytics等。

  •  vRouter不会直接使用它，因为只有需要的数据才会（通过XMPP）由control传递。


其中，schema-transformer和svc-monitor这两个进程做的事情都很重要，所以让我对其进行详细描述。
schema-transformer

这个进程将logical-router、network-policy、service-chain等一些抽象的config参数转换为L3 VPN的语言。它是Tungsten Fabric的核心组件之一，完成了MPLS-VPN不能简单解释的大部分工作。
例如，logical-router在内部创建一个新的route-target ID，该ID将具有虚拟网络的所有前缀。因此，如果将虚拟网络连接到logical-router，它将接收logical-router所具有的所有路由。该行为在内部使用MPLS-VPN，但route-target配置由schema-transformer控制。
因此，配置以下面的方式传送到数据平面：
edit config -> (rabbitmq) -> schema-transformer, which creates 
new route-target -> (internally edit config) -> (rabbitmq) -> control -> (xmpp) -> vrouter-agent -> (netlink) -> vrouter.ko

Schema-transformer还负责与服务链（service-chain）相关的所有事情。我不会深入研究服务链的所有细节，因为这并没有简单的DC用例（即使AWS VPC当前也不提供类似的服务）。尽管，从内心来说，这是对VRF收到的所有前缀的有趣处理，并且我个人认为值得一读。
注意：你可以在书中获得所有详细信息。 https://mplsinthesdnera.net/
svc-monitor

这个进程提供了一些服务，这些服务必须在内部使用外部进程，例如haproxy负载均衡器，基于nova API的v1服务链实例，用于SNAT的iptables MASQUERADE等。
在内部，vrouter-agent具有一些逻辑来启动haproxy或设置iptables MASQUERADE，当相关服务被定义的时候，svc-monitor将启动这些逻辑。
Svc-monitor选择一些vRouter来创建这些服务，实例化一些网络功能并对这些元素进行流量处理。在使用analytics-api的输出（analytics/uves/vrouter）中选择一个，然后选点击“Functional”。

  • https://github.com/Juniper/contrail-controller/blob/master/src/config/svc-monitor/svc_monitor/scheduler/vrouter_scheduler.py#L149


尽管将来的版本可能会改变，但是目前这样的行为是Tungsten Fabric安装时需要analytics的原因之一。
config-database

Tungsten Fabric使用多个数据库。大部分数据都保存在Cassandra中，如果发生了更改，将通知RabbitMQ更改的内容以传递到其它组件，例如control、schema-transformer、svc-monitor等。
ZooKeeper仅用于需要锁定以保持一致性的操作。例如，创建一个端口需要分配一个IP地址，其一致性由ZooKeeper来管理，因此IP地址分配始终是一对一的。
nodemgr

我认为到目前为止，大多数重要组件都已涵盖，因此我将介绍其它部分。首先来看一下nodemgr是什么。
Nodemgr基本上是每个节点状态的源头，因此它检查使用情况、docker ps或CPU的使用情况，并发送analytics UVE NodeStatus。

  • https://github.com/Juniper/contrail-controller/blob/master/src/nodemgr/common/linux_sys_data.py


该值可能是contrail-status以及其它逻辑（例如analytics-alarm或svc-monitor）的来源，它们在选择vRouter时会检查此值是否为Functional。保持这些Functional的状态，对确保Tungsten Fabric正常运行非常重要。
如果分配了不同的角色，则此组件的行为会有所不同。因此，它会以不同的行为安装在每个节点上。
另外，它还会对每个节点进行第一次配置（provision），这意味着要通知config-api该IP已分配了xxx角色。因此，即使不需要analytics功能，该模块也必须存在，至少在第一次启动节点时。
device-manager

此过程用于配置physical-router（基于config-database中的对象）。
在内部，它使用与schema-transformer和svc-monitor相同的逻辑，它们订阅RabbitMQ以查看config是否被更改，当发生更改时，AMQP客户端会启动一些逻辑：

  • 对于schema-transformer，它将更新更多config；

  • 对于svc-monitor，它将在vRouters中添加一些逻辑；

  • 对于device-manager，它将更新physical-router的配置。


此行为由reaction_map控制，它定义了某些config对象上的某些更改会怎样传递到其它的配置上进行更改。

  • https://github.com/Juniper/contrail-controller/blob/master/src/config/device-manager/device_manager/device_manager.py#L59


例如，当更新bgp-router时，

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基于“self”的定义，它将通过对原始bgp-router对象的引用，传递到bgp-router和physical-router。

  • 对于bgp-router，表示与原始bgp-router所对等（peer）的bgp-router对象


之后，更新的bgp-router会将其传递到bgp-router对象所在的physical-router。

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由于从bgp-router传递事件时，physical-router不会更新任何内容，因此事件在那里停止，并且具有原始bgp-router的physical-router config以及对等（peer）的bgp-router将被更新。

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当physical-router收到更新的事件时，它将从插件中调用push_conf函数，基于config-database中的对象创建路由config。

  • 当前，只有MX/QFX具有开源插件： https://github.com/Juniper/contrail-controller/tree/master/src/config/device-manager/device_manager/plugins/juniper


要启用此功能，需要在/etc/contrail/common_config.env中配置此旋钮：DEVICE_MANAGER__DEFAULTS__push_mode = 0。
以下链接描述了配置过程：
https://www.juniper.net/documentation/en_US/contrail5.0/topics/concept/using-device-manager-netconf-contrail.html
analytics

Tungsten Fabric analytics具有很多功能，但大部分功能都是可选的，因此我会跳过大多数的组件。如果有兴趣，请查阅以下链接以获取SNMP、LLDP、警报等的信息：

  • https://tungsten.io/sandesh-a-sdn-analytics-interface/

  • https://tungsten.io/operational-state-in-the-opencontrail-system-uve-user-visible-entities-through-analytics-api/

  • https://tungsten.io/contrail-alerts/

  • https://tungsten.io/overlay-to-physical-network-correlation/


Analytics本身具有有趣的架构，其中涵盖了logs、flows和stats。

  • 据我所知，它们通常涉及不同的系统，例如用于logs/flows的EFK和用于stats的Prometheus。


如果你需要一个工具，方便地使用所有系统，Tungsten Fabric analytics将是一个很好的选择。
大多数重要的指标和分析服务都被标记为UVE（用户可见实体），并具有一个URL以提供JSON格式的数据。

  •  http://(analytics-ip):8081/analytics/uves 提供了所有可提供的数值。


如果你需要将Tungsten Fabric与其它监视系统集成在一起，那可能是一个很好的起点。
analytics-database

Analytics还使用了多个数据库，例如redis、Cassandra、Kafka（在内部，它还使用ZooKeeper进行HA选件的部署）。
如果仅使用analytics，则仅需要Redis数据库，即使在此设置中，大多数webui功能都是可用的。

  • 大多数可视化的功能都使用UVE，因此即使未安装Cassandra也是可用的。


如果你需要webui的“Query”功能，则需要使用Cassandra，该功能可检索Cassndra数据库中的logs/flows或stats信息。
Kafka用于将UVE传递到analytics-alarms，因此，如果要使用警报功能，Kafka是必要的。
webui

最后，我们来说说webui。基本上，这就只是一个简单的webui，用于查看组件的状态，并配置Tungsten Fabric的参数。
它使用AJAX行为来更新一些需要对analytics-api进行长时间查询的图形（例如Monitor > Dashboard access），同时由webui-job进程涵盖了异步作业，这一点还挺有趣的。
 

  ·END·

Tungsten Fabric入门宝典系列文章——

1.首次启动和运行指南


 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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