KVM虚拟化的四种简单网络模型介绍及实现

Posted 2020-11-20

接上篇，介绍NAT网络模型和桥接模型。

三、NAT模型

NAT模型其实就是SNAT的实现，路由中虚拟机能将报文发送给外部主机，但是外部主机因找不到通往虚拟机的路由因而无法回应请求。但是外部主机能同宿主机通信，所以在宿主机上添加一个NAT转发，从而在外部主机请求虚拟机时，将虚拟机的IP地址转换为宿主机上的某个地址，从而实现外部网络与虚拟机的通信，其实际上只是通过iptables的nat表的POSTROUTING链实现地址转换罢了。

实现方法：
1、编写虚拟机启动脚本
[[email protected] ~]# cat /opt/tools/qemu-natup

#!/bin/bash

bridge=br0
net="192.168.122.1/24"

checkbr(){
    if brctl show |grep -i $1;then
        return 0
    else
        return 1
        fi
}

initbr(){
    brctl addbr $bridge
    ip link set $bridge up
    ip addr add $net dev $bridge
}

enable_ip_forward(){
    sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
    sysctl -p
}

setup_nat(){
    checkbr $bridge
    if [ $? -eq 1 ];then
        initbr
        enable_ip_forward
        iptables -t nat -A POSTROUTING -s $net ! -d $net -j MASQUERADE
    fi
}

if [ -n $1 ];then
    setup_nat
    ip link set $1 up
    brctl addif $bridge $1
    exit 0
else
    echo "Error: no interface specified."
    exit 1
fi

2、编写虚拟机停止脚本
[[email protected] ~]# cat /opt/tools/qemu-natdown

#!/bin/bash

bridge=br0
net="192.168.122.0/24"

remove_rule() {
    iptables -t nat -F
}

isalone_bridge() {
    if ! brctl show | awk "/^$bridge/{print $4}" | grep "[^[:space:]]" &> /dev/null; then
        ip link set $bridge down
        brctl delbr $bridge
        remove_rule
    fi
}

if [ -n $1 ];then
    ip link set $1 down
    brctl delif $bridge $1
    isalone_bridge
    exit 0
else
    echo "Error: no interface specified."
    exit 1
fi

3、启动虚拟机
qemu-kvm --name "centos5-nat" -smp 1 -m 512 -cpu host --drive file=/images/kvm/centos5.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback -net nic,model=virtio,macaddr=00:0c:29:86:4e:1a -net tap,ifname=vnet0.0,script=/opt/tools/qemu-natup,downscript=/opt/tools/qemu-natdown -daemonize
4、进入虚拟机，配置网络

5、给虚拟机添加默认网关，将br0的IP地址设置为虚拟机的默认网关

可以看到，添加了默认网关之后，虚拟机已经可以ping通宿主机了。另外，因为宿主机上添加了iptables规则，所以此时也可以ping通外部网络（192.168.49.1）了，NAT模型的实现完成。

四、桥接模型

在宿主机中创建一个桥设备，把宿主机的eth0放在桥上，这样Guest1上的eth0将报文发给vnet0，再直接发给宿主机上的eth0，将源地址改为宿主机上的eth0的地址。
当响应报文到达物理机上的eth0时如何判断此响应报文是发给虚拟机的还是物理机自己的？
物理机会先创建一个虚拟网卡，在物理机上打开混杂模式(无论mac地址是不是自己的都将接收响应报文)，如果mac地址是自己的则转发给虚拟网卡，如果不是自己的则转发给vnet0，这就是桥接模型，因为物理机的网卡具有桥的功能所以叫做桥接模型。

实现方式：
1、创建虚拟机启动脚本
[[email protected] tools]# cat qemu-brup

#!/bin/bash

bridge=br0
device=eth1
device_ip=`ifconfig eth1|awk ‘/inet addr/ {print $2}‘ |cut -d: -f2`

checkbr(){
    if brctl show |grep -i $1;then
        return 0
    else
        return 1
    fi
}

initbr(){
    brctl addbr $bridge
    ip link set $bridge up
    brctl addif $bridge $device
    ifconfig $device 0.0.0.0
    ifconfig $bridge ${device_ip} netmask 255.255.255.0 up
}

setup_nat(){
    checkbr $bridge
    if [ $? -eq 1 ];then
        initbr
    fi
}

if [ -n $1 ];then
    setup_nat
    ip link set $1 up
    brctl addif $bridge $1
    exit 0
else
    echo "Error: no interface specified."
    exit 1
fi

2、创建虚拟机停止脚本
[[email protected] tools]# cat qemu-brdown

#!/bin/bash

bridge=br0
device=eth1

isalone_bridge() {
    if ! brctl show | awk "/^$bridge/{print $4}" | grep "[^[:space:]]" &> /dev/null; then
        ip link set $bridge down
        brctl delbr $bridge
        remove_rule
    fi
}

if [ -n $1 ];then
    ip link set $1 down
    brctl delif $bridge $1
    ifconfig $bridge 0.0.0.0
    brctl delif $bridge $device
    isalone_bridge
    exit 0
else
    echo "Error: no interface specified."
    exit 1
fi

3、使用qemu-kvm创建虚拟机
qemu-kvm --name "centos5-bridge" -smp 1 -m 512 --drive file=/images/kvm/centos5.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback -net nic,model=virtio,macaddr=00:0c:29:86:4e:6a -net tap,ifname=vnet0.0,script=/opt/tools/qemu-brup,downscript=/opt/tools/qemu-brdown --daemonize
4、登录虚拟机，检查虚拟机网络

虚拟机的ip段和宿主机上的eth1在一个网段（因为使用宿主机的eth0的IP地址进行ssh，所以这里使用eth1进行桥接）
5、在虚拟机上ping宿主机测试

虚拟机可以ping通宿主机的IP地址（eth1的IP地址），也可以ping通外部网络（eth1的网关地址）
至此，桥接模型实现完成。