如何设置TF SDN网关，并与Tungsten Fabric协同工作

Tungsten Fabric并不是“vanilla”（意为完美的）Openstack与OVS。

在Neutron/OVS中，虚拟机通过所谓的供应商网络（Provider Networks）离开数据中心。它们是在数据中心交换结构上移动的VLAN网络，以便连接到网络的其它部分。这意味着要在交换结构上配置和管理所有这些VLAN。

Tungsten Fabric的方法是不同的，它有一个单一的VLAN：TF控制+数据网络。在这个VLAN里面，Tungsten Fabric会建立隧道，允许compute-to-compute的通信，并将虚拟机的流量带到数据中心之外。

当流量要离开数据中心时，必须经过一个作为SDN网关的设备。SDN网关并不是什么新概念，数据中心通常都会有一个数据中心的网关，类似于企业有一个WAN网关来连接分支机构/办公室和互联网。

这里的区别在于SDN网关与SDN控制器集成在一起。在标准的Neutron/OVS环境中，数据中心网关对OpenStack是不可见的；它只是接收属于vlan的流量。而SDN网关则与Tungsten Fabric交互，参与到控制平面流量交换（通过BGP协议），以及数据平面（通过隧道）。

接下来，我们一起试着理解上面提到的这些方面。

我们以这个简单的拓扑结构作为参考。

一个MX设备作为SDN网关，然后我们还有Tungsten Fabric云。接下来我们专注于两个元素：控制节点和计算节点（虚拟机就在那里运行）。

虚拟机连接到一个名为INGRESS的虚拟网络，INGRESS也有一个路由目标分配给它。

这是理解Tungsten Fabric如何运作的关键。正如我们将要看到的那样，TF只是重新使用了SDN这个众所周知的概念，但却将它们带入了一个新时代。

我们将要看到的是与众所周知的3层VPN非常相似的东西：

• SDN网关就像一个支持VRF的PE
• 计算节点也是支持VRF的PE（请记住，从TF的角度来看，虚拟网络不过是vRouter上的一个vrf）
• 控制节点就像一个路由反射器
• 虚拟机就像CE一样，使用某个协议（静态或BGP）作为PE-CE协议（与vRouter交换路由）

这些概念在后面都会进一步说明。

让我们从SDN网关——TF Control对话开始。该对话是用于控制平面的，这里使用的是BGP。路由在SDN网关和TF之间进行交换。与3层VPN完全一样，路由目标被用来将路由放入VRF当中。这意味着从SDN GW向特定的虚拟网络（这是一个VRF，并被分配了一个路由目标，正如我们之前看到的那样）发布通告路由，反之亦然。

这个BGP会话可能是内部的，也可能是外部的；在这种情况下，我们创建一个eBGP会话，因为TF和SDN网关属于不同的AS。

此外，BGP端点不属于同一个LAN，所以会话将是多跳的。

首先，要验证我们对SDN网关的可到达性。

在我们的设置中，我们有两个SDN网关，所以有两个对话。我们将只关注其中一个SDN GW，第二个SDN GW的情况是相同的。

Tungsten Fabric控制节点必须在TF控制+数据网络上有一个接口（必须在交换结构上配置）。

[root@cctrl ~]# ifconfig eth1
eth1: flags=4163  mtu 9000
        inet 192.168.200.10  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.200.255
        inet6 fe80::200:ff:fe42:11  prefixlen 64  scopeid 0x20
        ether 00:00:00:42:00:11  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 18811623  bytes 28524979120 (26.5 GiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 16157459  bytes 1514455749 (1.4 GiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

控制节点必须有一条通往SDN GW的路由：

[root@cctrl ~]# ip route
...
192.168.255.101 via 192.168.200.1 dev eth1
192.168.255.102 via 192.168.200.1 dev eth1

并且网络可达：

 [root@cctrl ~]# ping -c 3 192.168.255.101
 PING 192.168.255.101 (192.168.255.101) 56(84) bytes of data.
 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=1 ttl=61 time=23.7 ms
 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=2 ttl=61 time=8.45 ms
 64 bytes from 192.168.255.101: icmp_seq=3 ttl=61 time=10.6 ms
 --- 192.168.255.101 ping statistics ---
 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2001ms
 rtt min/avg/max/mdev = 8.457/14.292/23.769/6.761 ms
 
[root@cctrl ~]# ping -c 3 192.168.255.102
PING 192.168.255.102 (192.168.255.102) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=1 ttl=62 time=1.88 ms
64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=2 ttl=62 time=9.62 ms
64 bytes from 192.168.255.102: icmp_seq=3 ttl=62 time=9.34 ms
--- 192.168.255.102 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2002ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.884/6.952/9.626/3.587 ms

从TF GUI中我们可以配置BGP路由器。在我们的场景中，有两个BGP路由器：

这是我们配置BGP路由器的方法：

• 供应商设置为Juniper
• IP地址和路由器ID设置为BGP端点地址
• AS设置为SDN GW AS
• 在TF侧选择你要在这个会话上启用的地址族

最后，我们将其关联到控制节点（也可以将其关联到其它设备，但我们暂时忽略这一点）：

到这里Tungsten Fabric节点这一边就可以了。

接下来是SDN网关。

我们先配置BGP会话：

 tim@mx10003-4-ES-2# show protocols bgp group Contrail-Control
 type external;
 multihop;
 local-address 192.168.255.102;
 family inet- {
     unicast;
 }
 family route-target {
     external-paths 3;
}
export BGP-Contrail-Control-EXP;
-apply-export;
remove-private;
peer-as 64520;
multipath;
neighbor 192.168.200.10;

• 类型为外部（external）
• 会话为多跳（multihop）
• 本地地址为我们从TF控制节点到达的地址（这个地址是在此节点的环回上配置的）
• 启用的amilies为inet--unicast和route-target。
• 对等AS为TF AS
• 在发布通告路由时，会删除私有AS
• 邻居为TF Control
• 启用多路径（用于负载均衡）
• 导出策略适用于路由

在这里，导出策略是相当重要的：

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement BGP-Contrail-Control-EXP
term INET-VPN {
    from family inet-;
    then {
        community add COM-ENCAP-UDP;
    }
}
then reject;

该策略只是简单地告诉Junos为任何向Tungsten Fabric通告的路由添加一个community。

我们来看看这个community：

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options community COM-ENCAP-UDP
members 0x030c:64520:13;

这里的community并不是随机的。我们来看64520：这是TF AS，但这不是最重要的。真正重要的是“0x030c”和“13”，它表示“这条路由将使用MPLSoUDP封装”。MPLSoUDP是Tungsten Fabric支持的一种overlay技术。L3的overlay可以使用MPLSoUDP或MPLSoGRE，而L2的overlay使用VXLAN。我们在这里可以使用MPLSoGRE，但更推荐MPLSoUDP，因为它提供了更好的负载均衡（UDP源端口可以设置为内部数据包的哈希）。此外，MPLSoUDP默认用于compute-to-compute的通信。综上所述，该community让Tungsten Fabric明白必须使用MPLSoUDP来到达这些地址。

以上说的都是控制平面。

我们还有数据平面。现在应该很清楚了：我们在控制平面上使用BGP，在数据平面上使用MPLSoUDP。简单来说，SDN网关通过MP-eBGP从Tungsten Fabric控制节点学习一个VM IP。这个BGP路由包含了虚拟机所在的计算节点的信息。该计算节点是MPLSoUDP隧道的端点。数据平面将使用该隧道在SDN网关和VM之间发送数据包。

这些MPLSoUDP是动态的，这意味着只有在需要时才会被创建出来。例如，当SDN网关收到一条到达特定计算节点上托管的虚拟机的路由，就会创建一条隧道。后面我们会更好地理解这一点。

即使是动态的，我们仍然需要告诉SDN网关做好创建这些动态隧道的准备：

tim@mx10003-4-ES-2# show routing-options dynamic-tunnels
ComputeNode {
    source-address 192.168.255.102;
    udp;
    destination-networks {
        192.168.200.0/24;
    }
}

这会告诉Junos，它可以动态地创建MPLSoUDP隧道，源头是192.168.255.102（我们知道这个地址），指向计算节点所在的控制+数据网络。通过设置整个控制+数据网络，我们也覆盖了控制节点；这可能会很方便，以确保在inet.3中有一条通往控制节点的路由，并让MX能够解析BGP路由（这正是我们与VPN工作的标准RR所拥有的）。

现在一切所需配置都到位了。

让我们检查一下BGP会话状态：

tim@mx10003-4-ES-2> show bgp neighbor 192.168.200.10 | match State
  Type: External    State: Established    Flags: 
  Last State: OpenConfirm   Last Event: RecvKeepAlive

我们找到已配置的选项：

tim@mx10003-4-ES-2> show bgp neighbor 192.168.200.10 | match Options
  Options: 
  Options: 

协商的地址族是：

tim@mx10003-4-ES-2> show bgp neighbor 192.168.200.10 | match NLRI
  NLRI for restart configured on peer: inet--unicast route-target
  NLRI advertised by peer: inet--unicast inet6--unicast route-target e
  NLRI for this session: inet--unicast route-target
  NLRI that restart is negotiated for: inet--unicast route-target
  NLRI of received end-of-rib markers: inet--unicast route-target
  NLRI of all end-of-rib markers sent: inet--unicast route-target

Tungsten Fabric通告了更多的族（例如e），但只有inet--unicast和route-target（SDN GW上配置的）会用到。

目前这两个对等点之间交换的路由涉及这些表：

tim@mx10003-4-ES-2> show bgp neighbor 192.168.200.10 | match Table
  Table LTE-TRAFFIC.inet.0
  Table bgp.l3.0 Bit: 20000
  Table bgp.rtarget.0 Bit: 10000

这一点可以通过查看从该对等点接收到的路由来确认。

 tim@mx10003-4-ES-2> show route receive-protocol bgp 192.168.200.10
 
 inet.0: 30 destinations, 32 routes (30 active, 0 holddown, 0 hidden)
 
 inet.3: 7 destinations, 7 routes (7 active, 0 holddown, 0 hidden)
 
 LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
   Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
 * 0.0.0.0/0               192.168.200.11                          64520 65101 I
* 172.30.124.10/32        192.168.200.11       100                64520 ?
* 172.30.124.11/32        192.168.200.11       100                64520 ?
* 192.168.20.3/32         192.168.200.11       200                64520 ?
* 192.168.20.4/32         192.168.200.11       200                64520 ?

mpls.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)

bgp.l3.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
  Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
  192.168.200.11:5:0.0.0.0/0
*                         192.168.200.11                          64520 65101 I
  192.168.200.11:5:172.30.124.10/32
*                         192.168.200.11       100                64520 ?
  192.168.200.11:5:172.30.124.11/32
*                         192.168.200.11       100                64520 ?
  192.168.200.11:5:192.168.20.3/32
*                         192.168.200.11       200                64520 ?
  192.168.200.11:5:192.168.20.4/32
*                         192.168.200.11       200                64520 ?

inet6.0: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)

LTE-TRAFFIC.inet6.0: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)

bgp.rtarget.0: 50 destinations, 50 routes (37 active, 0 holddown, 13 hidden)
  Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
  64520:64520:101/96
*                         192.168.200.10                          64520 I
  64520:64520:102/96
*                         192.168.200.10                          64520 I
  64520:64520:6100/96
*                         192.168.200.10                          64520 I
  64520:64520:6200/96
*                         192.168.200.10                          64520 I
...

其中涉及到的一个表，就是众所周知的bgp.l3.0。这再次告诉我们，Tungsten Fabric和SDN网关几乎是自由集成的，不需要额外的学习成本，因为我们使用的是非常熟知的概念！

让我们看看一条具体的路由（VM地址）：

tim@mx10003-4-ES-2> show route receive-protocol bgp 192.168.200.10 172.30.124.10/32 extensive table bgp.l3.0

bgp.l3.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
* 192.168.200.11:5:172.30.124.10/32 (1 entry, 1 announced)
     Import Accepted
     Route Distinguisher: 192.168.200.11:5
     VPN Label: 34
     Nexthop: 192.168.200.11
     MED: 100
     AS path: 64520 ?
     Communities: target:64520:102 target:64520:8000004 encapsulation:unknown(0x2) encapsulation:mpls-in-udp(0xd) mac-mobility:0x0 (sequence 1) unknown type 0x8071:0xfc08:0x7

看下community，有两个特别重要的细节：MPLSoUDP封装和target:64520:102。这就是我们在虚拟网络里配置的Tungsten Fabric的路由目标。

另外，我们看到VPN标签。这就是MPLSoUDP数据包的内部标签。

路由的区分符是192.168.200.11:5，其中192.168.200.11是承载虚拟机的计算节点的控制+数据地址，配置的IP为172.30.124.10。通过查看nexthop字段（192.168.200.11）也可以证实这一点。

这就清楚地表明了我们之前所说的：我们在控制平面上通过BGP在控制节点和SDN网关之间交换路由，在数据平面上通过SDN GW和计算节点之间的MPLSoUDP隧道发送/接收实际数据帧。

之前我们看到，在SDN GW上涉及到一个VRF。我们来具体看一下：

tim@mx10003-4-ES-2# show routing-instances LTE-TRAFFIC | match vrf
instance-type vrf;
vrf-import LTE-IMPORT;
vrf-export LTE-EXPORT;
vrf-table-label;

我们来检查导入策略：

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement LTE-IMPORT
term 1 {
    from {
       protocol bgp;
        community 64520:102;
    }
    then accept;
}
term 2 {
    then reject;
}
tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options community 64520:102
members target:64520:102;

VRF被配置为INGRESS虚拟网络的导入路由。这就是我们把虚拟网络带到虚拟机之外的方法! 而这也不是什么新鲜事：这是标准的L3VPN！从SDN GW的角度来看，这只是一个PE从RR中获取路由来学习如何到达其它PE。对于那些PE是vRouters的实施，它不知道也不关心。一旦把路由从Tungsten Fabric导入到 vrf 中，剩下的事情就顺理成章了：MPLS建立隧道到远端PE，0/0缺省路由表到GRT等等……

我们来看看VRF里面虚拟机路由的细节：

tim@mx10003-4-ES-2> show route table LTE-TRAFFIC.inet.0 172.30.124.10/32 extensive

LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
172.30.124.10/32 (1 entry, 1 announced)
TSI:
KRT in-kernel 172.30.124.10/32 -> {indirect(1048577)}
        *BGP    Preference: 170/-101
                Route Distinguisher: 192.168.200.11:5
                Source: 192.168.200.10
                Next hop type: Tunnel Composite, Next hop index: 639
                Import Accepted
                VPN Label: 34
                Localpref: 100
                Router ID: 192.168.200.10
                Primary Routing Table bgp.l3.0
               Indirect next hops: 1
                        Protocol next hop: 192.168.200.11
                       Label operation: Push 34
                       Indirect path forwarding next hops: 1
                               Next hop type: Tunnel Composite
                                Next hop:
                                192.168.200.11/32 Originating RIB: inet.3
                                  Node path count: 1
                                  Forwarding nexthops: 1
                                        Next hop type: Tunnel Composite
                                        Tunnel type: UDP, nhid: 0, Reference-count: 4, tunnel id: 0
                                        Destination address: 192.168.200.11, Source address: 192.168.255.102

这里有很多有趣的东西！我们很容易找到MPLS标签。下一跳的类型是隧道（MPLSoUDP隧道），我们可以看到这个隧道的端点。源地址是192.168.255.102（我们在动态隧道下配置的），目的地址是192.168.200.11（虚拟机所在的计算节点）。这个路由在inet.3中，所以同样地，正如我们已经知道的，通过查看inet.3来解析bgp路由。

然而，需要注意的是：这条路由源地址是192.168.200.10（TF Controller、RR、控制平面、BGP），而下一跳是192.168.200.11（计算节点、vRouter、数据平面、MPLSoUDP）。

我们还将SDN GW的路由通告到Tungsten Fabric：

tim@mx10003-4-ES-2> show route advertising-protocol bgp 192.168.200.10

LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
  Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
* 10.10.0.0/24            Self                 0                  I
* 10.20.0.0/24            Self                 0                  I
* 170.170.170.1/32        Self                 0                  I
* 192.168.254.38/31       Self                 2                  I
 
bgp.l3.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
  Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
  192.168.255.102:100:10.10.0.0/24
*                         Self                 0                  I
  192.168.255.102:100:10.20.0.0/24
*                         Self                 0                  I
 192.168.255.102:100:170.170.170.1/32
*                         Self                 0                  I
  192.168.255.102:100:192.168.254.38/31
*                         Self                 2                  I

bgp.rtarget.0: 50 destinations, 50 routes (37 active, 0 holddown, 13 hidden)
  Prefix                  Nexthop              MED     Lclpref    AS path
  3269:64520:102/96
*                         Self                                    I

请记住这些路由。我们会发现它们都在Tungsten Fabric虚拟网络路由表里面：

让我们仔细看看其中一条路由：

tim@mx10003-4-ES-2> show route advertising-protocol bgp 192.168.200.10 10.10.0.0/24 table bgp.l3.0 extensive

bgp.l3.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
* 192.168.255.102:100:10.10.0.0/24 (1 entry, 1 announced)
 BGP group Contrail-Control type External
    Route Distinguisher: 192.168.255.102:100
     VPN Label: 16
     Nexthop: Self
      Flags: Nexthop Change
     MED: 0
     AS path: [3269] I
     Communities: target:64520:102 rte-type:0.0.0.0:5:1 encapsulation:mpls-in-udp(0xd)

我们设置了两个community：Tungsten Fabric虚拟网络上匹配的路由目标和MPLSoUDP封装。当然，我们还通告了MPLS标签。别忘了，MPLS标签在L3VPN上的意义是一样的，没有什么新鲜的！

这个路由是通过OSPF在VRF中学习的：

tim@mx10003-4-ES-2> show route table LTE-TRAFFIC.inet.0 10.10.0.0/24

LTE-TRAFFIC.inet.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

10.10.0.0/24       *[OSPF/171] 2d 19:22:13, metric 0, tag 0
                    >  to 192.168.254.40 via ae3.2

OSPF是SDN网关与网络中另一设备之间的PE-CE协议（本文不做探讨）。

我们的vrf导出策略可以匹配OSPF路由，并添加所需的路由目标：

tim@mx10003-4-ES-2# show policy-options policy-statement LTE-EXPORT
term 1 {
    from protocol ospf;
    then {
        community add 64520:102;
        accept;
    }
}
then reject;

Tungsten Fabric虚拟网络默认会导入带有自己路由目标标签的路由。

我们也可以选择配置虚拟网络来导出/导入多个路由目标，就像在Junos设备上通过vrf-import/export策略实现一样。

以上涵盖了基本的Tungsten Fabric - SDN GW通信。

我认为优势是显而易见的。比如，在交换结构上只有一个vlan，即TF控制+数据网络。此外，通过一个单一的BGP会话，承载多个虚拟网络的路由。数据中心之外的设备不再需要与每一个虚拟网络对等，因为全部的所需信息都会通过这个单一的MP-eBGP会话进行传递！