[OVN] - IPv6 分布式路由¶

RFE: https://bugs.launchpad.net/neutron/+bug/1998609

此 RFE 旨在为仅 IPv6 或双栈使用场景实现分布式路由支持。分布式路由对于 IPv4 FIP 地址来说已经成为现实，为 IPv6 实现 DVR 的好处与 IPv4 FIP 地址相同。

问题描述¶

当使用仅 IPv6 或双栈部署时，IPv6 地址的流量仍然由路由器的网关端口集中处理。 DVR 对 IPv4 FIP 地址的支持已经通过 ml2_conf.ini 文件中的 [ovn] 部分中的 enable_distributed_floating_ip 标志在 neutron 中实现。

此问题会影响最终用户和部署者

对于最终用户 - (网络性能) 由于流量集中，所有网络应用程序都需要通过网关路由器端口驻留在 chassis <-> 计算节点（通过隧道 - 例如 Geneve）才能到达端点。如果 gw 路由器端口与 VM 计算节点位于同一 chassis 上，则不适用。
对于部署者 - (动态路由的附加设置) 由于 IPv6 GUA 子网与路由器的 gw 端口相关联，因此有必要动态地将此子网通告到边界网络元素（该元素路由 IPv6 前缀的外部/内部流量）。可以静态配置，但在谈论大规模部署时，这是不可行的。因此，我们需要启用额外的设置，例如使用 neutron-dynamic-routing 的 BGP。

如果运行 VM 的计算节点知道发送数据包到外部网络的路径（借助在每个计算节点上配置的路由协议，例如使用 FRR），则传出流量可以直接到达边界。但是，传入流量始终转发到路由器的 gw 端口，因为它是唯一知道如何响应 IPv6 GUA 地址的 VM 的邻居请求的端口。

DVR 用例

提供商网络必须跨越底层网络，并且每个计算节点都将具有用于外部流量的桥接器。例如，在 L3 Leaf-Spine 底层网络中，要访问的网络是底层网络能够通过 VXLAN 作为数据平面和 BGP EVPN 作为控制平面扩展 L2 域（VLAN）。在此解决方案中，Leaf 交换机需要作为 HW VTEP 网关来启动和终止 VXLAN 隧道，并使用 BGP EVPN 来学习和通告来自计算节点提供商网络的 MAC 地址。

- E/W PATH:
  Compute Node VM <-> OVS br-int <-> br-provider <-> external-bridge-mapping
  <-> FRR <-> BGP EVPN type2 <-> E/W spine/leaf <-> [reverse flow to VM]
- N/S PATH:
  Compute Node VM <-> OVS br-int <-> br-provider <-> external-bridge-mapping
  <-> FRR <-> BGP EVPN type2 <-> N/S Border Leaf <-> external network

提议的变更¶

为了解决上述问题，建议为分配给 VM 的 IPv6 GUA 地址引入一个新的 NAT 规则（OVN 将 IPv6 GUA 视为 FIP）。即使这是一个全局地址，运行在 chassis 上的 ovn-controller 也需要此规则才能像处理 IPv4 FIP 的 GARP 一样开始响应 IPv6 的邻居通告。

为了启用 IPv6 DVR NAT 规则管理，应该通过 ml2_conf.ini 文件中的 [ovn] 部分启用一个新的配置选项。

* ``enable_distributed_ipv6 = True``

此选项类似于启用 FIP 的 DVR 的配置选项：enable_distributed_floating_ip。

OVN 影响¶

OVN 对 IPv6 GUA 分布式路由的支持遵循与 IPv4 情况相同的思路 [1]。对于 ovn-controller，external_ip 和 local_ip 可以包含 IPv4 或 IPv6 地址。因此，用于创建 IPv6 NAT 规则的 contract 规则与用于 FIP IPv4 地址的规则保持相同。

NAT 规则字段 (OVN)

type        : dnat_and_snat
logical_ip  : The same VM IPv6 GUA address
external_ip : The same VM IPv6 GUA address
logical_port: VM logical port
external_ids: Managed by Neutron
external_mac: VM MAC address

NAT 规则中使用的 external_ip 和 logical_ip 相同（例如 VM GUA）。通过此条目，OVN 应该添加逻辑流以直接通过驻留在 VM 所在 chassis 上的 ovn-controller 响应 IPv6 邻居请求。

我们知道 IPv6 没有 NAT，因此这种将 GUA 地址转换为自身的特殊规则仅用于在 VM 驻留的 chassis 中创建流。如果没有此规则，计算节点将不知道如何响应该 IPv6 GUA，并将通过路由器 GW 端口集中通信（如果路由器位于另一个主机上，则通过 Geneve 隧道）。

Neutron 影响¶

FIP IPv4 的 NAT 规则由 Neutron floating ips 数据库管理。在 IPv6 GUA 地址的 NAT 规则的情况下，我们需要为与 VM 关联的地址创建一个“假转换规则”。 IPv6 地址在端口创建期间分配给 VM，并通过 ipv6_address_mode（静态、SLAAC、DHCPv6 有状态或 DHCPv6 无状态）进行管理。

这意味着端口创建和删除事件管理分配给 VM 的 IPv6 地址和 MAC 地址。在这种情况下，IPv6 GUA 的 NAT 规则的创建可以遵循 OVN 驱动程序中 ovn_client 提供的端口创建和删除过程。

端口结构提供 IPv6 地址（子网）、VM MAC 地址和 logical_port，但要创建 NAT 规则，有必要将此规则分配给路由器，因此有必要搜索与 VM 端口关联的路由器的 ID。

IPv6 GUA NAT 规则创建

{
  args = {'type': 'dnat_and_snat',
          'logical_ip': IPv6_ADDRESS,
          'external_ip': IPv6_ADDRESS,
          'logical_port': PORT_ID,
          'external_ids': EXTERNAL_IDS,
          'external_mac': EXTERNAL_MAC}
  _nb_idl.add_nat_rule_in_lrouter(gw_lrouter_name, args)
}

IPv6 GUA NAT 规则删除

{
  args = {'type': 'dnat_and_snat',
          'logical_ip': IPv6_ADDRESS,
          'external_ip': IPv6_ADDRESS}
  _nb_idl.delete_nat_rule_in_lrouter(gw_lrouter_name, args)
}

对于 IPv4 FIP NAT 规则，external_ids 具有重要的字段，例如 fip_key，但对于 IPv6，external_ids 信息无关紧要。因此，我们可以将常见端口信息设置在该字段中以进行跟踪。 neutron dnat_and_snat 规则由 external_ids 中的以下信息组成

{ external_ids = OVN_PORT_EXT_ID_KEY, OVN_DEVID_EXT_ID_KEY,
            OVN_NETWORK_NAME_EXT_ID_KEY, OVN_ROUTER_NAME_EXT_ID_KEY}
}

常见端口信息存储在 OVN “NAT:external_ids” 字典中

$ ovn-nbctl list NAT
 _uuid               : 4ab3ef03-c832-4635-bce9-779d1092fc89
 allowed_ext_ips     : []
 exempted_ext_ips    : []
 external_ids        : {"neutron:device_id"=
                                 "a467f63b-8159-4e87-83ce-d6b55ed4401f",
                        "neutron:network_name"=
                               neutron-b3110178-9798-4951-a681-2e12301001f8,
                        "neutron:port_id"=
                                 "9910cdd5-d764-403c-ae35-565930107c7a",
                        "neutron:router_name"=
                               neutron-a00e21fa-4332-4e26-8e34-73a24cbf46d1}
 external_ip         : "2001:db8:1234:1::33"
 external_mac        : "fa:16:3e:1d:31:57"
 external_port_range : ""
 logical_ip          : "2001:db8:1234:1::33"
 logical_port        : "9910cdd5-d764-403c-ae35-565930107c7a"
 options             : {}
 type                : dnat_and_snat

IPv6 DVR 事件¶

Neutron 将响应以下事件配置 IPv6 分布式路由的 NAT 规则

VM 端口创建：使用此事件，neutron 为分配给 VM 的 IPv6 GUA 地址创建一个 NAT 规则。如果 VM 没有与 VM 子网关联的路由器，则不要创建 IPv6 NAT 规则。
VM 端口删除：与 VM 端口创建相同，收到此事件，neutron 必须删除附加到路由器的 NAT 规则。如果 VM 没有与 VM 子网关联的路由器，则不要删除 IPv6 NAT 规则。
路由器端口创建：如果收到此事件，有必要检查添加的端口是否与先前创建的 VM 端口关联的相同子网。这意味着如果路由器端口与 VM 子网关联，neutron 必须创建 IPv6 NAT 规则。
路由器端口删除：与路由器端口创建相同，这意味着如果路由器端口与 VM 子网关联，neutron 必须删除 IPv6 NAT 规则。

FIP IPv4 影响¶

到目前为止，只有一种类型的 ‘dnat_and_snat’ NAT 规则专门用于 FIP，因此搜索 OVN 数据库中 ‘dnat_and_snat’ 类型 NAT 规则的函数需要过滤为独占 FIP 规则。一个想法是创建 external_ids 中的一个新常量来设置 IP 版本，但仅查找具有 OVN_FIP_EXT_ID_KEY 字段集的规则就足够了。

Neutron OVN NAT 查找 FIP 的更改可能需要对现有浮动 IP 测试进行更改。

数据库影响¶

不需要新的列条目或表来实现此 RFE。与 VM 关联的端口上已经记录了 IPv6 和 MAC 地址信息。

但是，为了确保 neutron 和 OVN 之间信息的一致性，有必要在 ovn_db_sync 期间实施对 IPv6 NAT 规则的检查。对于在启用 ‘enable_distributed_ipv6’ 标志之前已经创建的 VM，neutron 将在重新启动时在日志中通知配置差异。 IPv6 GUA 的 NAT 规则将在执行 SYNC_MODE_REPAIR 时自动添加或删除。

[OVN] - IPv6 分布式路由

[OVN] - IPv6 分布式路由¶

问题描述¶

提议的变更¶

OVN 影响¶

Neutron 影响¶

IPv6 DVR 事件¶

FIP IPv4 影响¶

数据库影响¶

实现¶

负责人¶

测试¶

文档影响¶

用户文档¶

参考资料¶

neutron-specs 0.0.1.dev842

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