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透過 OVS Bridge 及 Docker 親手打造 SDN 實驗網路 (三) (無外部網路)

https://medium.com/@john.lin/%E9%80%8F%E9%81%8E-ovs-bridge-%E5%8F%8A-docker-%E8%A6%AA%E6%89%8B%E6%89%93%E9%80%A0-sdn-%E5%AF%A6%E9%A9%97%E7%B6%B2%E8%B7%AF-%E4%B8%89-%E7%84%A1%E5%A4%96%E9%83%A8%E7%B6%B2%E8%B7%AF-2f60a27e0f45


透過 OVS Bridge 及 Docker 親手打造 SDN 實驗網路 (三) (無外部網路)

操作概要(四步驟)

在詳細進入每個操作步驟之前，會先把全面性的概要操作方法列出來，才不會有種見樹不見林的感覺。
  1. 建立 OVS Bridge 名稱 ovsbr0
  2. 直接對 OVS Bridge 設定一個 Static IP address ，並啟動
  3. 產生兩個 Containers 來當 Hosts
  4. 透過 ovs-docker/pipework 工具將 Containers attach 上 OVS Bridges
在這邊會做了幾張圖，比較好瞭解 OVS 每道指令在 network stack 上發生什麼作用。
Fig1. Original Network Stack
在 vagrant ssh 登入到 VM 之後，我們的 VM 上目前的 Network Stack 如圖一所示，可以看到 IP Stack 直接連上 interface enp0s3。此時我們還沒透過 OVS 建置任何一個 Bridge。
在透過 OVS 的指令來加入 Bridge之前，我們必須要先拿到 root 的權限，方便做 OVS 指令的操作
$ [host] vagrant ssh
$ [guest] sudo -i
$ [guest] ovs-vsctl add-br ovsbr0 #Create OVS bridge
我們加入了一個名稱 ovsbr0 的 bridge 可以透過 ifconfig [interface name] 來確認，並且透過 ovs-vsctl show 來看 bridge 的資訊
root@ubuntu-xenial:~# ifconfig ovsbr0
ovsbr0    Link encap:Ethernet  HWaddr be:86:d5:cd:f9:4b
          BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)
root@ubuntu-xenial:~# ovs-vsctl show
0a19b4a7-0279-452f-9916-b73655d5b122
    Bridge "ovsbr0"
        Port "ovsbr0"
            Interface "ovsbr0"
                type: internal
    ovs_version: "2.5.2"
此時我們的 network stack 變成如圖二所示，串接在 IP Stack上，但是尚未將它啟動。
Fig2. Network Stack with OVS Bridge
再來設定 OVS bridge (ovsbr0) 的 IP address ，並將這個 interface 啟動（注意我們剛剛只有創建一個 ovsbr0 並沒有指派給他IP 也沒有將它啟動）。
透過 ip 指令指派 IP 和啟動 ovsbr0
$ ip addr add dev ovsbr0 10.0.2.100/24 #Configure IP address
$ ip link set dev ovsbr0 up            #ovsbr0 interface up
接著要啟動兩個 containers 來模擬 hosts，這裡有兩個工具可以利用，一個是由開發者@jpetazzo 所開發的 pipework 另外一個是 OVS 官方對 docker 網路操作所釋出的工具 ovs-docker 兩套各有好處，這邊兩邊都會記錄，選一套操做即可。

ovs-docker [option1]

首先我們先啟動兩個 containers 這裡用 busybox 的 image 當範例因為只是要驗證網路的互通性，busybox 的 image 可以事先用 docker pull busybox 拉下來，或是直接跑 containers 它(docker) 找不到 local image 會自動去 DockerHub pull
$ docker pull busybox
$ docker run --name=container1 --cap-add=NET_ADMIN --net='none' -itd busybox /bin/sh
$ docker run --name=container2 --cap-add=NET_ADMIN --net='none' -itd busybox /bin/sh
幾個 options 稍微介紹一下，如果不了解可以去看 docker 官方指南
  • --name=container1: 指定docker 名稱
  • --cap-add=NET_ADMIN: 給予 network 最高權限
  • --net=’none’: 停掉所有 default 的 networking (我們不用docke0的bridge)
  • -itd busybox /bin/sh: 啟動 busybox 的 shell 並放入背景 (detach)
透過 ovs-docker 將 container attach 上 OVS bridge, container1 容器內給一個 interface eth0 指派 IP 10.0.2.30/24 又或者你可以不要給指派 IP 進去容器內後再用 DHCP (busybox: udhcpc, ubuntu: dhclient)去要 IP (因為我們是用 virtualbox 所以 enp0s3 外面會有一個 gateway 在發 IP)
$ ovs-docker add-port ovsbr0 eth0 container1 --ipaddress=10.0.2.30/24
$ ovs-docker add-port ovsbr0 eth0 container2 --ipaddress=10.0.2.40/24

Pipework [option2]

pipwork 更加簡潔，指令只要兩行就可以把網路串好且 docker 開好，原則上跟上面類似 $() 內會啟動 container 並且吐出 container ID 餵給 pipework
$ pipework ovsbr0 -i eth0 $(docker run --cap-add=NET_ADMIN --net='none' -itd busybox /bin/sh) 10.0.2.10/24
$ pipework ovsbr0 -i eth0 $(docker run --cap-add=NET_ADMIN --net='none' -itd busybox /bin/sh) 10.0.2.20/24
Fig3. Network Stack with OVS Bridge and Containers
當然，要開幾個 Containers 就一直 copy 指令改 IP 下去，反正docker 號稱 Lightweight 但還是要注意 VM 一開始所配的 RAM 跟 CPU (可以從 Vagrantfile 裏做修改)
大功告成，不管用的是 Option1 還是 Option2 我們的 Network Stack 都是變成圖三這個樣子，我們先來看一下 OVS 在 bridge 及 port 的資訊
root@ubuntu-xenial:~# ovs-vsctl show
80dfbd0a-f6b7-47d0-89a4-ca7906a86a92
    Bridge "ovsbr0"
        Port "43ad433deb9684_l"
            Interface "43ad433deb9684_l"
        Port "ovsbr0"
            Interface "ovsbr0"
                type: internal
        Port "veth0pl6094"
            Interface "veth0pl6094"
    ovs_version: "2.5.2"
我分別用了 pipework 及 ovs-docker 連上了 OVS bridge 在 list ports 可以發現他們命名的方式不同分別是 veth0pl6094 及 43ad433deb9684_l
root@ubuntu-xenial:~# ovs-vsctl list-ports ovsbr0
43ad433deb9684_l
veth0pl6094
驗證一下其結果透過 docker attach 指令進入任一個 container 試著 ping 另外一個 container 通了就代表 bridge 兩個 containers 成功！
$ docker attach 
$ ping 10.0.2.20  #ping container2
$ ping 10.0.2.100 #ping ovs
記得要離開 container 的時候先按下 Ctrl+P 然後再按 Ctrl+Q 離開(detach)容器這樣容器才不會停止。或者用 tmux 開兩個 sessions 每個 session 分別放不同的 container 透過 tmux detach 的方式暫時離開切換 session
接下來你可以將 SDN Controller 接上 OVS 開始控制網路流量 (可以將 SDN Controller 放到第三個容器內跟 OVS bridge 做 OpenFlow Protocol 的連線)，但是你可能會發現到 Container 內網路沒辦法對外連線，不過如果實驗不需要外部網路，大概這樣就可以開始一個 SDN 的網路環境，對外網路連線會留到下一篇做介紹。
下一篇：透過 OVS Bridge 及 Docker 親手打造 SDN 實驗網路 (四) (設定外部連網)


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