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1 VCF Fabric

1.1 VCF Fabric简介

1.1.1 VCF Fabric网络拓扑

1.1.2 Neutron基本概念和组件介绍

1.1.3 Neutron部署

1.2 VCF Fabric配置限制和指导

1.3 VCF Fabric自动部署和配置

1.3.1 拓扑发现与收集

1.3.2 Underlay网络配置自动化

1.3.3 Overlay网络配置自动部署

1.4 配置限制和指导

1.5 VCF Fabric自动配置任务简介

1.6 开启VCF Fabric网络拓扑发现功能

1.6.1 配置限制和指导

1.6.2 配置步骤

1.7 Underlay网络配置自动化功能

1.7.1 配置限制和指导

1.7.2 配置步骤

1.8 Overlay网络配置自动部署

1.8.1 配置限制和指导

1.8.2 配置步骤

1.9 VCF Fabric显示和维护

1 VCF Fabric

1.1  VCF Fabric简介

当前由云、网络、终端组成的IT基础架构正经历着巨大的技术变革，传统终端向智能化、移动化演进，传统IT架构也向云迁移，实现计算资源的弹性扩张，随需交付，应需而动。在此环境下，H3C公司提出了VCF（Virtual Converged Framework）架构，该架构打通网络平台、云管理平台以及终端平台的界限，使整个IT系统成为一个融合架构来承载所有应用，并可实现网络自动配置和部署。

1.1.1  VCF Fabric网络拓扑

1. VCF Fabric数据中心二层网络拓扑

在VCF Fabric数据中心二层网络拓扑中，设备角色分为以下几种：

·     Spine节点：用于连接Leaf节点。

·     Leaf节点：用于连接服务器。

·     Border节点：于VCF Fabric网络拓扑的边界，用于连接外网。

Spine节点和Leaf节点组成了一个大二层网络，具体的网络拓扑类型可以为VLAN、集中式VXLAN IP网关和分布式VXLAN IP网关。有关集中式VXLAN IP网关和分布式VXLAN IP网关的详细介绍请参见“VXLAN配置指导”中的“VXLAN”。

图1-1 VCF Fabric数据中心二层网络拓扑示意图

2. VCF Fabric数据中心三层网络拓扑

在VCF Fabric数据中心三层网络拓扑中，设备角色分为以下几种：

·     Spine节点：用于连接Aggr节点。

·     Aggr节点：汇聚层，用于连接Leaf节点。

·     Leaf节点：用于连接服务器。

·     Border节点：位于VCF Fabric网络拓扑的边界，用于连接外网。

Spine节点和Aggr节点、Aggr节点和Leaf节点之间Underlay网络是三层网络，使用OSPF协议；Overlay网络为VXLAN网络。

图1-2 VCF Fabric数据中心三层网络拓扑示意图

3. VCF Fabric数据中心四层网络拓扑

在VCF Fabric数据中心四层网络拓扑中，设备角色分为以下几种：

·     Spine节点：用于连接Aggr节点。

·     Aggr节点：上行与Spine节点相连，下行与Leaf节点相连。

·     Leaf节点：上行与Aggr节点相连，下行与Access节点相连。

·     Access节点：为接入设备，上行与Leaf节点相连，下行与服务器相连。

·     Border节点：位于VCF Fabric网络拓扑的边界，用于连接外网。

Spine节点和Aggr节点、Aggr节点和Leaf节点之间Underlay网络是三层网络，使用OSPF协议；Overlay网络为VXLAN网络。

图1-3 VCF Fabric数据中心四层网络拓扑示意图

4. VCF Fabric园区网网络拓扑

在VCF Fabric园区网网络拓扑中，设备角色分为以下几种：

·     Spine节点：用于连接Leaf节点。

·     Leaf节点：用于连接Access节点。

·     Access节点：为接入设备，上行与Leaf节点相连，下行与终端相连，且支持级联。

·     Border节点：位于VCF Fabric网络拓扑的边界，用于连接外网。

Spine节点和Leaf节点组成了一个大二层网络，网络拓扑类型可以为VLAN、集中式VXLAN IP网关和分布式VXLAN IP网关组网。有关集中式VXLAN IP网关和分布式VXLAN IP网关的详细介绍请参见“VXLAN配置指导”中的“VXLAN”。

图1-4 VCF Fabric园区网网络拓扑示意图

1.1.2  Neutron基本概念和组件介绍

Neutron是OpenStack框架中的一个组件，用来为虚拟机提供网络服务，管理各种虚拟网络资源，包括网络、子网、DHCP、虚拟路由器等，使每个租户可以拥有互相隔离的虚拟网络。简单来讲，Neutron基于一个可插拔的架构，提供了统一的网络资源模型，VCF Fabric正是基于这个模型做的具体实现。

Neutron基本概念如下：

·     网络（Network）：Neutron中的网络是虚拟的、可创建的对象，用于在多租户环境下为每个租户提供独立的网络环境。一个网络相当于一台拥有无限多个动态可创建和销毁的虚拟端口的交换机。

·     子网（Subnet）：子网是网络中由一组IP地址组成的地址池。不同子网间的通信需要通过路由器。

·     端口（Port）：Neutron中的端口是路由器和虚拟机挂接网络的附着点。

·     路由器（vRouter）：Neutron中的路由器是虚拟路由器，负责路由选择和转发，可以创建和销毁。

Neutron包含如下重要组件。

·     Neutron server

Neutron server包含守护进程Neutron server和多个neutron-*-plugin。Neutron server提供API接口，并把对API的调用请求传给已经配置好的插件进行后续处理。插件通过访问Neutron数据库来维护配置数据和对应关系，例如路由器、网络、子网和端口等。

·     插件代理（Plugin agent）

虚拟网络上数据包的处理由插件代理来完成，名字为neutron-*-agent。通常情况下选择了什么插件，就需要选择相应的代理。代理与Neutron Server及其插件的交互通过消息队列来来实现。

·     DHCP agent

名字为neutron-dhcp-agent，为租户网络提供DHCP服务。

·     L3 agent

名字为neutron-l3-agent，为租户网络提供三层转发，以支持租户间的访问和租户网络与外网间的访问。

1.1.3  Neutron部署

Neutron部署包括服务器侧和网络侧的部署。

·     服务器侧的部署：

¡     控制节点：部署Neutron server、Neutron DB、Message Server（例如RabbitMQ服务器）；安装ML2插件，该插件通过消息队列机制与设备侧进行交互。

¡     网络节点：部署neutron-openvswitch-agent和neutron-dhcp-agent。

¡     计算节点：部署neutron-openvswitch-agent和LLDP功能。

·     网络侧的部署：网络设备通过l2-agent/l3-agent模块，接收和解析服务器侧ML2插件的消息，并转换成二层或三层相关配置在设备上进行下发。不同Fabric组网方式下，Spine节点设备和Leaf节点设备支持的neutron-*-agent不同，具体如所表1-1示。

表1-1 Neutron在设备侧的部署

图1-5 集中式组网Neutron部署示意图

图1-6 分布式组网Neutron部署示意图

1.2  VCF Fabric配置限制和指导

仅缺省MDC支持VCF Fabric的相关配置和显示。

1.3  VCF Fabric自动部署和配置

由于数据中心的计算、存储、网络三要素的虚拟化演进，大量虚拟机的部署已经成为常态，数据中心网络部署面临的主要问题包括：

·     配置复杂：大量设备上线配置复杂。

·     维护复杂：设备上线过程不可见，故障排除复杂。

·     部署慢：面向应用的网络资源部署周期长。

VCF Fabric自动配置实现了如下功能：

·     拓扑自动发现

·     Underlay网络配置自动化

·     Overlay网络配置自动部署

两台设备搭建IRF系统，自动化配置首先依据设备的上线时间选择主设备，若本设备的上线时间大于或等于2小时，则配置本设备为IRF系统的主设备；若本设备上线时间小于2小时，则比较本设备与对端设备的桥MAC地址，桥MAC地址大的设备作为IRF系统的主设备。若两台设备的上线时间均大于或等于2小时，自动化配置过程中会提示搭建IRF冲突，用户需要手动重启其中一台设备，被重启的设备再次进行自动化配置时将作为IRF系统的从设备。

通过自动化配置搭建IRF系统时，若设备的IRF member ID不为1，可能导致自动化搭建IRF的过程中主设备重启。

1.3.1  拓扑发现与收集

在VCF Fabric组网中，网络设备通过LLDP协议获取各物理连接的对端接口名、对端用户角色和对端MAC地址、管理口IP地址等信息，形成本地拓扑信息。在采用IPv4地址自动部署的网络中有多个Spine节点时，需要指定主Spine节点，由主Spine节点收集全网拓扑后用于网络配置自动化；在采用IPv6地址自动部署的网络中，无需指定主Spine节点，由控制器完成全网拓扑收集。

1.3.2  Underlay网络配置自动化

Underlay网络就是传统的物理网络，可实现设备间的三层互通。Overlay网络是在传统的物理网络基础上叠加的一层逻辑网络，也成为虚拟网络。目前主流的Overlay技术为VXLAN技术，有关VXLAN的详细介绍，请参见“VXLAN配置指导”中的“VXLAN”。

Underlay网络配置自动化根据用户定义的模板文件自动完成设备的IRF配置、网络的三层互通配置等，为用户提供一个IP路由可达的三层网络。

1. 配置准备

Underlay网络配置自动化之前，需要完成以下任务：

(1)     根据用户需求完成Underlay网络规划，包括IP地址、可靠性、路由部署规划等。

·     在数据中心组网中，设备支持管理以太网口，空配置启动后通过管理以太网口自动获取IP地址等信息。

·     在园区网组网中，设备支持配置启动后通过Vlan-interface1接口自动获取IP地址等信息。

(2)     完成Director服务器的安装和部署。

若模板文件通过Director自动生成，此步为必选。

(3)     完成DHCP服务器、TFTP服务器、NTP服务器的部署。

(4)     完成模板文件的放置。

(5)     基于VCF Fabric组网角色的模板文件是设备进行自动配置的基础。模板文件以.template结尾，通常通过Director自动生成。这种情况下，Director需要根据不同的网络拓扑类型和设备角色预先定义好不同的配置模板。例如：集中式网关Leaf模板、分布式网关Leaf模板、集中式网关Spine模板、分布式网关Spine模板等。

2. Underlay网络自动化配置流程

Underlay网络自动化配置流程如下：

(1)     设备以空配置启动，从DHCP服务器获取设备IPv4/IPv6地址、TFTP服务器IP地址、模板文件名等信息。

(2)     设备从TFTP服务器下载标签文件device_tag.csv，将文件中的SN码与设备自身的SN码进行比较：若相同，则下发标签文件中的角色和系统描述给设备；否则不进行角色和系统描述的下发。

(3)     设备根据角色（标签文件中的角色或设备缺省角色）和DHCP server携带的模板文件名，合成自身最终需要的模板文件名，例如dist_leaf.template，表示VXLAN分布式IP网关Leaf角色的模板文件。

(4)     设备从TFTP服务器自动下载该模板文件到本地。

(5)     设备解析模板文件，完成配置的下发，主要包括：

·     模板中与网络拓扑等动态信息无关的静态配置将直接下发给本设备。

·     模板中与网络拓扑等动态信息相关的配置，依赖于拓扑变化。拓扑进程会在邻居删除、创建或修改时通知自动化进程，自动化进程监听到拓扑变化后，根据携带的拓扑信息来完成角色发现、聚合、搭建IRF等功能。

¡     在数据中心组网中，设备通常使用管理用以太网口连接Fabric管理网络；且只有Leaf节点和服务器之间可以进行自动聚合。

¡     在园区网组网中，设备只能采用Vlan-interface1连接Fabric管理网络；Leaf节点和Access节点之间，Access和Access节点之间均可以实现自动聚合，但级联的Access节点之间聚合端口只能为千兆以太网端口；Spine节点与Leaf节点之间的每条物理链路都要自动下发trunk permit vlan。

¡     在园区网组网中，Leaf节点设备之间组成IRF并下联Aceess节点的场景中：一台Access节点设备与一台Leaf节点设备之间请不要部署两条或以上的链路连接。

3. 模板文件

模板文件的内容分为如下几部分：

·     系统预定义变量：变量名不可以随意更改；变量取值由网络拓扑自动发现功能赋予，不需要用户配置。

·     用户自定义变量：变量名和取值可以由用户手工修改，包括本地用户名、组网类型、以及与Neutron Server建立连接的相关配置等。举例如下：

¡     IPv4网络

#USERDEF

_underlayIPRange = 10.100.0.0/16

_master_spine_mac = 1122-3344-5566

_username = aaa

_password = hello12345

_rbacUserRole = network-admin

_neutron_username = openstack

_neutron_password = 12345678

_neutron_ip = 172.16.1.136

_loghost_ip = 172.16.1.136

_network_type = centralized-vxlan

……

¡     IPv6网络

#USERDEF

_username = aaa

_password = hello12345

_rbacUserRole = network-admin

_loghost_ip = 200:0:0:0:0:0:0:210

_network_type = distributed-vxlan

_OOB = True

_lagg_enable = false

_lagg_mode = dynamic

……

·     静态配置：与VCF Fabirc网络拓扑等动态信息无关，设备可以直接下发的配置。举例如下：

#STATICCFG

#

 clock timezone beijing add 08:00:00

#

 lldp global enable

#

 stp global enable

#

·     动态配置：与VCF Fabirc拓扑等动态信息相关，设备需要先获取拓扑信息才能下发的配置。举例如下：

#

interface $$_underlayIntfDown

 port link-mode route

 ip address unnumbered interface LoopBack0

 ospf 1 area 0.0.0.0

 ospf network-type p2p

 lldp management-address arp-learning

 lldp tlv-enable basic-tlv management-address-tlv interface LoopBack0

#

1.3.3  Overlay网络配置自动部署

Overlay网络自动化部署主要包括：VXLAN和EVPN的部署。

Overlay网络自动化部署通过Neutron进程实现，主要包括L2-agent功能和L3-agent功能。

·     L2-agent功能用于响应Openstack的网络创建、子网创建、端口创建等事件，在设备上完成二层网络的部署，实现同一虚拟网络的二层互通、不同虚拟网络的二层隔离。

·     L3-agent功能用于响应Openstack的虚拟路由器创建、接口创建和网关设置等事件，在设备上完成网关的部署，以便为虚拟机提供三层转发服务。

·     Aggr节点角色和Access节点角色不支持Overlay网络自动部署。

·     目前，暂不支持对IPv6 Overlay网络进行自动化部署。

在VCF Fabric组网中，设备是通过RabbitMQ服务器和Neutron server进行通信，因此需要在设备上指定RabbitMQ服务器的IP地址、登录用户名、登录密码、监听端口号等。

1.4  配置限制和指导

VCF Fabric自动配置（包括Underlay网络配置自动化和Overlay网络配置自动部署）功能一般通过自动下载并执行模板文件完成，无需使用命令行对设备进行配置。如果设备仅需要完成Overlay网络配置自动部署，则不用下载模板文件，仅完成1.6  开启VCF Fabric网络拓扑发现功能和1.8  Overlay网络配置自动部署即可。

1.5  VCF Fabric自动配置任务简介

表1-2 VCF Fabric自动配置任务简介

1.6  开启VCF Fabric网络拓扑发现功能

1.6.1  配置限制和指导

·     VCF Fabric网络拓扑发现通常在设备启动后通过执行模板文件自动完成，也可以通过命令行手工开启。

·     通过命令行手工开启网络拓扑发现功能，则由于设备的网络拓扑发现功能是基于LLDP协议获取直连设备信息的，因此需要先开启LLDP功能。

1.6.2  配置步骤

表1-3 开启VCF Fabric网络拓扑发现功能

1.7  Underlay网络配置自动化功能

1.7.1  配置限制和指导

·     Underlay网络的自动配置功能可在设备上电启动后自动完成。若需要在正在运行的设备上重新进行Underlay网络的自动配置，可通过TFTP等方式将先将模板文件下载到本地，再通过命令行配置采用指定的模板文件进行Underlay网络的自动配置。

·     设备运行过程中不建议手工修改网络拓扑类型和设备角色。如需调整，请确保完全了解调整会给网络和业务带来的影响。

·     手工修改设备缺省的网络拓扑角色，重启后角色修改才能生效。

·     当设备存在非缺省MDC时，非缺省MDC的VCF Fabric的角色缺省为空角色，且支持通过本功能进行配置。非缺省MDC不支持VCF Fabric的自动化部署，但Director可识别非缺省MDC的角色并通过Netconf等方式为其下发部分配置。

·     当采用手工方式进行IRF配置时，请确保IRF所有成员设备在VCF Fabric中的角色一致，否则会出现IRF切换后设备在VCF Fabric中的角色不一致的情况。

·     完成自动化配置后，在上线设备重启过程中或断电时，请不要进行链路迁移，否则链路相关的部分配置可能无法自动更新。

·     采用自动化部署Underlay网络时，用户不能再通过命令行修改配置，以免因配置冲突导致自动化部署失败。如需通过命令行修改配置，请通过undo vcf-fabric underlay autoconfigure命令取消自动化配置或vcf-fabric underlay pause命令暂停Underlay网络的自动配置功能，并在修改完配置后不再开启自动化配置功能。

·     自动化部署的Underlay网络既可以是IPv4网络，也可以是IPv6网络。

1.7.2  配置步骤

表1-4 配置Underlay网络配置自动化功能

1.8  Overlay网络配置自动部署

1.8.1  配置限制和指导

·     若网络拓扑结构为VLAN或集中式VXLAN IP网关，Spine节点和Leaf节点上均需要进行Overlay网络配置自动部署。

·     若网络拓扑类型为分布式VXLAN IP网关，仅需要在Leaf节点上进行Overlay网络配置自动部署。

·     在VCF Fabric组网中，网络设备通过RabbitMQ与Neutron server通信，从而自动获取Overlay网络配置并部署Overlay网络。为此，用户需要在网络设备上指定RabbitMQ服务器参数，并保证设置的RabbitMQ服务器参数与控制节点上的参数保持一致。当服务器侧配置了RabbitMQ的持久化属性时，设备侧需要开启创建RabbitMQ的持久化功能，否则无法成功创建消息队列。

·     在设备上指定或取消已有的RabbitMQ服务器参数配置时，均需确保服务器与设备之间网络可达，否则会造成命令行无法响应直到TCP超时。

·     一个RabbitMQ服务器上可以创建多个虚拟主机，每个虚拟主机都可以独立地提供RabbitMQ服务，为保证设备与Neutron server正常通信，需要为其指定相同的RabbitMQ虚拟主机。

设备跟RabbitMQ服务器通信的过程中，不建议用户进行源IP地址切换或down/up与服务器相连的端口等操作，否则执行开启或关闭L2-agent/L3-agent功能时，命令行界面响应时间较长，请耐心等待。

1.8.2  配置步骤

表1-5 配置Overlay网络配置自动部署

1.9  VCF Fabric显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后VCF Fabric的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表1-6 VCF Fabric显示和维护