基于LXC的虚拟网络自动部署

一、问题：

在搭建以LXC为基础的虚拟网络时，网络参数繁多，配置过程繁琐。面临一个新的网络拓扑结构时，通常要花费大量时间来构建网络。因此，如果能通过配置文件，自动生成相对应的网络拓扑，并生成操作指令。不仅能加快网络的部署时间，更使网络拓扑结构的改变更加灵活。使构建大规模的网络拓扑成为可能。

二、相关组件与工具：

LXC：用于承载虚拟网络节点，在LXC中安装OVS，Quagga等工具，使容器成为虚拟网络组件。

OVS：交换机组件。ovs创建网桥，每一个网桥相当于一个交换机。

Quagga：路由器组件。

Brctl:网桥工具。连接不同的容器。

三、拓扑示例：

四、常用指令：

lxc基本操作：

文档：https://linuxcontainers.org/

查看容器状态

lxc-ls -f

启动容器

lxc-start -n containerName

控制容器

lxc-console -n containerName

退出控制

ctrl-a和q

停止容器运行

sudo lxc-stop -n containerName

删除容器

sudo lxc-destroy -n containerName

克隆容器

lxc-copy -n container -N clone_container

OVS基本操作：

文档：http://www.openvswitch.org/

查看网桥信息

ovs-vsctl show

创建一个网桥

ovs-vsctl add-br br0

添加/删除网桥上的端口

ovs-vsctl add-port br0 eth1

ovs-vsctl del-port br0 eth1

查看某网桥当前流表

ovs-ofctl dump-flows br0

Quagga基本操作：

文档：https://www.quagga.net/docs.html

Brctl基本操作：

添加网桥

brctl addbr br1

删除网桥

brctl delbr br1

查询网桥信息

brctl show

brctl show br1

启动网桥

ifconfig br1 up

五、部署流程

创建相应的容器模板：example_host，example_switcher,example_router

1.编写XML配置文件

下面给出例子

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>

<topo>

    <container type = "router">

        <name>Router1</name>

        <id>1</id>

        <protocol>rip</protocol>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.1.254</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>1:3</id>

            </link>

        </port>

        <port>

            <id>2</id>

            <ip>10.0.0.1</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <link>

                <type>router</type>

                <id>2:3</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type = "router">

        <name>Router2</name>

        <id>2</id>

        <protocol>rip</protocol>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.2.254</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>2:3</id>

            </link>

        </port>

        <port>

            <id>2</id>

            <ip>10.0.4.254</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <link>

                <type>host</type>

                <id>5:1</id>

            </link>

        </port>

        <port>

            <id>3</id>

            <ip>10.0.0.2</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <link>

                <type>router</type>

                <id>1:2</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type="switch">

        <name>Switch1</name>

        <id>1</id>

        <bridge>

            <name>br1</name>

            <id>1</id>

            <port>

                <id>1</id>

                <link>

                    <type>host</type>

                    <id>1:1</id>

                </link>

            </port>

            <port>

                <id>2</id>

                <link>

                    <type>host</type>

                    <id>2:1</id>

                </link>

            </port>

            <port>

                <id>3</id>

                <link>

                    <type>router</type>

                    <id>1:1</id>

                </link>

            </port>

        </bridge>

    </container>

    <container type="switch">

        <name>Switch2</name>

        <id>2</id>

        <bridge>

            <name>br1</name>

            <id>1</id>

            <port>

                <id>1</id>

                <link>

                    <type>host</type>

                    <id>3:1</id>

                </link>

            </port>

            <port>

                <id>2</id>

                <link>

                    <type>host</type>

                    <id>4:1</id>

                </link>

            </port>

            <port>

                <id>3</id>

                <link>

                    <type>router</type>

                    <id>2:1</id>

                </link>

            </port>

        </bridge>

    </container>

    <container type="host">

        <name>Host1</name>

        <id>1</id>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.1.1</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <gateway>10.0.1.254</gateway>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>1:1</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type="host">

        <name>Host2</name>

        <id>2</id>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.1.2</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <gateway>10.0.1.254</gateway>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>1:2</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type="host">

        <name>Host3</name>

        <id>3</id>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.2.1</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <gateway>10.0.2.254</gateway>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>2:1</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type="host">

        <name>Host4</name>

        <id>4</id>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.2.2</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <gateway>10.0.2.254</gateway>

            <link>

                <type>switch</type>

                <id>2:2</id>

            </link>

        </port>

    </container>

    <container type="host">

        <name>Host5</name>

        <id>5</id>

        <port>

            <id>1</id>

            <ip>10.0.4.1</ip>

            <netmask>255.255.255.0</netmask>

            <gateway>10.0.4.254</gateway>

            <link>

                <type>router</type>

                <id>2:2</id>

            </link>

        </port>

    </container>

</topo>

配置文档

2.解析XML配置文件

dom4j解析XML生成相应对象

3.修改相应配置LXC相应配置文件，生成命令脚本

容器目录：/var/lib/lxc/s1/rootfs

host节点

修改网络配置

配置文件位置：/var/lib/lxc/hostname/config

追加内容：

lxc.net..type
= veth

lxc.net..link
= br-s1-h1

lxc.net..flags
= up

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:4b:08:19

lxc.net..ipv4.address
= 192.168.1.1/24

lxc.net..ipv4.gateway
= 192.168.1.254

switch节点

第一步：修改网络配置

配置文件位置：/var/lib/lxc/switchname/config

追加内容：

lxc.net.1.type
= veth

lxc.net..link
= br-s1-h1

lxc.net..flags
= up

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:47:65:38

lxc.net..type
= veth

lxc.net..link
= br-s1-h2

lxc.net.2.flags
= up

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:47:65:39

lxc.net..type
= veth

lxc.net..link
= br-r1-s1

lxc.net..flags
= up

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:47:65:40

第二步：设置启动脚本

在ovs_example（switch模板）中设置启动脚本：

/etc/rc.local

/etc/init.d/switch.sh

启动时调用switch.sh脚本

启动脚本范例：

vim
/etc/init.d/switch.sh

#!/bin/bash

sudo
ovs-vsctl add-br br1

sudo
ovs-vsctl add-port br1 eth1

sudo
ovs-vsctl add-port br1 eth2

sudo
ovs-vsctl add-port br1 eth3

添加switch.sh执行权

sudo
chmod +x /var/lib/lxc/Switch2/rootfs/etc/init.d/switch.sh

router节点

第一步：修改网络配置

配置文件位置：/var/lib/lxc/routername/config

追加内容：

lxc.net..type
= veth

lxc.net..link
= br-r1-s1

lxc.net.1.flags
= up

lxc.net..ipv4.address
= 10.0.1.254/24

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:c1:1b:fb

lxc.net..type
= veth

lxc.net..link
= br-r1-r2

lxc.net..flags
= up

lxc.net..ipv4.address
= 10.0.0.1/24

lxc.net..hwaddr
= 00:16:3e:c1:1b:fc

第二步：设置启动脚本

/etc/rc.local

在exit
0 之上添加命令
sudo
/etc/init.d/quagga restart

第三步：修改路由器配置文件（rip为例）

配置文件位置：/etc/quagga/ripd.conf

源文件：

!
-*- rip -*-

!
RIPd sample configuration file

!
$Id: ripd.conf.sample,v 1.1 2002/12/13 20:15:30 paul Exp $

hostname
ripd

password
zebra

!
debug rip events

!
debug rip packet

router
rip

!
network 11.0.0.0/8

!
network eth0

!
route 10.0.0.0/8

!
distribute-list private-only in eth0

!access-list
private-only permit 10.0.0.0/8

!access-list
private-only deny any

!log
file /var/log/quagga/ripd.log

log
stdout

修改范例（指定直连网络）：

hostname
ripd

password
zebra

log
stdout

router
rip

network
10.0.0.0/24

network
10.0.2.0/24

network
10.0.4.0/24

line
vty

控制运行脚本

create.sh

 #!/bin/bash

 sudo lxc-copy -n host_example -N h1

 sudo lxc-copy -n host_example -N h2

 sudo lxc-copy -n host_example -N h3

 sudo lxc-copy -n host_example -N h4

 sudo lxc-copy -n host_example -N h5

 sudo lxc-copy -n ovs_example -N s1

 sudo lxc-copy -n ovs_example -N s2

 sudo lxc-copy -n router_example -N r1

 sudo lxc-copy -n router_example -N r2

createsh

start.sh

#!/bin/bash

sudo brctl addbr br-s1-h1

sudo brctl addbr br-s1-h2

sudo brctl addbr br-s2-h3

sudo brctl addbr br-s2-h4

sudo brctl addbr br-r1-s1

sudo brctl addbr br-r2-s2

sudo brctl addbr br-r2-h5

sudo brctl addbr br-r1-r2

sudo ifconfig br-s1-h1 up

sudo ifconfig br-s1-h2 up

sudo ifconfig br-s2-h3 up

sudo ifconfig br-s2-h4 up

sudo ifconfig br-r1-s1 up

sudo ifconfig br-r2-s2 up

sudo ifconfig br-r2-h5 up

sudo ifconfig br-r1-r2 up

sudo lxc-start -n h1

sudo lxc-start -n h2

sudo lxc-start -n h3

sudo lxc-start -n h4

sudo lxc-start -n h5

sudo lxc-start -n s1

sudo lxc-start -n s2

sudo lxc-start -n r1

sudo lxc-start -n r2

start.sh

stop.sh

 #!/bin/bash

 sudo lxc-stop -n h1

 sudo lxc-stop -n h2

 sudo lxc-stop -n h3

 sudo lxc-stop -n h4

 sudo lxc-stop -n h5

 sudo lxc-stop -n s1

 sudo lxc-stop -n s2

 sudo lxc-stop -n r1

 sudo lxc-stop -n r2

 sudo ifconfig br-s1-h1 down

 sudo ifconfig br-s1-h2 down

 sudo ifconfig br-s2-h3 down

 sudo ifconfig br-s2-h4 down

 sudo ifconfig br-r1-s1 down

 sudo ifconfig br-r2-s2 down

 sudo ifconfig br-r2-h5 down

 sudo ifconfig br-r1-r2 down

 sudo brctl delbr br-s1-h1

 sudo brctl delbr br-s1-h2

 sudo brctl delbr br-s2-h3

 sudo brctl delbr br-s2-h4

 sudo brctl delbr br-r1-s1

 sudo brctl delbr br-r2-s2

 sudo brctl delbr br-r2-h5

 sudo brctl delbr br-r1-r2

stop.sh

destroy.sh

 #!/bin/bash

 sudo lxc-destroy -n h1

 sudo lxc-destroy -n h2

 sudo lxc-destroy -n h3

 sudo lxc-destroy -n h4

 sudo lxc-destroy -n h5

 sudo lxc-destroy -n s1

 sudo lxc-destroy -n s2

 sudo lxc-destroy -n r1

 sudo lxc-destroy -n r2

destroy.sh

六、客户端控制

设置5种控制方法：

create：解析xml，生成控制脚本，生成容器、网桥等组件。
start：启动网桥，启动容器。
stop：停止容器，关闭网桥。
destroy：删除网桥与容器。
show：显示网络配置信息。

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