OVN实战---《The OVN Load Balancer》翻译

Posted 2020-10-05 Monster-Z

Overview

基于前面几篇文章的基础之上，我们接下来将要探索OVN中的load balancingz这一特性。但是在开始之前，我们先来回顾一下上一个lab中创建好的拓扑结构。

The lab network

 

The OVN logical network

 

The OVN Load Balancer

The OVN load balancer用于为OVN逻辑网络空间中的负载提供基本的负载均衡的功能。由于它的简单特性，它并不是用来替代基于应用的，专有的load balancer，后者往往提供了更多高级特性。

The load balancer利用一种基于哈希的算法来将对于VIP的请求均衡到逻辑地址空间中一个相关的IP地址池中。因为哈希值是根据用户请求的头部计算的，因此均衡的结果会非常随机。而每个用户的请求都会在连接期间和负载池中的某个成员互相绑定。OVN中的Load balancing既可以应用到logical switch中，也可以应用到logical router中。我们需要根据具体的需求来确定在什么地方应用该特性。下面是对各种方法的说明：

当将该特性应用到logical routers时，我们需要考虑以下事项：

• 负载均衡可能被应用到一个"centralized" router（或者说一个gateway router）
• 基于上一点，路由器中的负载均衡将不是一个分布式的服务

当将该特性应用到logical switch时，我们需要考虑以下事项：

• 负载均衡是“分布式”的，它可能会应用到多个OVS hosts中
• logical switch上的负载均衡只能被应用于来自VIF的流量。这意味着它只能用于"client" logical switch而不是"server" logical switch
• 基于上一点，你可能需要根据你设计所需的扩展性将负载均衡应用到多个logical switch中

 

Using Our Fake "VMs" as Web Servers

为了模拟load balancer，我们需要在"dmz"上创建一对web server，每一个server都提供可识别的服务。为了让演示更为简单，我们将在vm1/vm2的namespace中用一行python代码来启动一个web server。下面就来启动我们的web servers。

ubuntu2

mkdir /tmp/www
echo "i am vm1" > /tmp/www/index.html
cd /tmp/www
ip netns exec vm1 python -m SimpleHTTPServer 8000

　　

ubuntu3

mkdir /tmp/www
echo "i am vm2" > /tmp/www/index.html
cd /tmp/www
ip netns exec vm2 python -m SimpleHTTPServer 8000

 

上述命令用于创建web server，并且在TCP端口8000进行监听，它会通过显示不同的文件内容来标识不同的虚拟机。

同时我们还想要测试到达web server的连通性。对此，我们将在Ubuntu host的global namespace利用curl进行检测。确保已经安装了curl命令

apt-get -y install curl

　　

Configuring the Load Balancer Rules

首先，我们需要定义load balancing rules，VIP以及后端的IP池。下文命令的内容就是在OVN northbound DB中创建一个记录，并且获取它的UUID。为了测试，我们将使用"data" network中的10.127.0.254作为VIP，并且将vm1/vm2的地址作为IP池。

ubuntu1

uuid=`ovn-nbctl create load_balancer vips:10.127.0.254="172.16.255.130,172.16.255.131"`
echo $uuid

 

上述命令在northbound DB的load_balancer表中创建了一个记录，并且将结果UUID存放在了变量"uuid"中。我们将在下面的命令中引用该变量。

 

The Gateway Router As a Load Balancer

首先，让我们将load balancer profile应用到OVN gateway router "edge1"中

ubuntu1

ovn-nbctl set logical_router edge1 load_balancer=$uuid

　　

我们可以通过如下命令来确认

ovn-nbctl get logical_router edge1 load_balancer

　　

现在，从任意Ubuntu host的global namespace中，我们都能连接VIP了

root@ubuntu1:~# curl 10.127.0.254:8000
i am vm2
root@ubuntu1:~# curl 10.127.0.254:8000
i am vm1
root@ubuntu1:~# curl 10.127.0.254:8000
i am vm2

　　

我重复执行了上述命令好几次，最终显示负载均衡的结果是非常随机的

让我们看看，如果我关闭了其中一个web server会发生什么。因此我们停止了vm1 namespace中的python程序，以下是我得到的结果：

root@ubuntu1:~# curl 10.127.0.254:8000
curl: (7) Failed to connect to 10.127.0.254 port 8000: Connection refused
root@ubuntu1:~# curl 10.127.0.254:8000
i am vm2

　　

我们可以发现，the load balancer并不会做任何健康检查。因为我们现在假设健康检查将由Kubernetes这样的编排方案来解决，但是我们可以相信，这个特性会在以后添加进来的。

在进行下一个测试前先重启vm1中的python web server。

负载均衡在外部是可以正常工作的，接着我们来看看，从内部的虚拟机访问VIP会有什么样的结果。在ubuntu2的vm3执行curl的结果如下：

root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 10.127.0.254:8000
i am vm1
root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 10.127.0.254:8000
i am vm2

　　

看起来从内部访问负载均衡也是可以正常工作的，不过还有另外一个有趣的问题。我们先来看看我们的OVN network的拓扑结构，再仔细想想在vm3上发出curl请求之后的网络流。同时再观察一下python web server的日志。我的日志如下所示：

10.127.0.130 - - [29/Sep/2016 09:53:44] "GET / HTTP/1.1" 200 -
10.127.0.129 - - [29/Sep/2016 09:57:42] "GET / HTTP/1.1" 200 -

　　

我们来看一下日志中的client IP address。第一个IP来自ubuntu1，而第二个IP则是edge1。但是为什么请求来自edge1而不是直接来自vm3呢？这是因为实现OVN负载均衡特性的开发者考虑了所谓的"proxy mode"，对于这种模式，某些情况下，load balancer会隐藏client side IP。那么为什么要这么做呢？想想如果web server看到了vm3的真实的IP会怎么样。那么server的应答会直接路由到vm3，绕过edge1中的load balancer。从vm3的角度来看，它对VIP发出了一个请求，但是却从其中一个web server收到了应答，用的是web server的真实的IP地址。这显然不是我们想要的，这也就是proxy-mode存在的原因。

现在让我们先删除load balancer profile，进入下一轮的实验。

 

Configure the Load Balancer On a Logical Switch

接下去让我们来看看，将load balancing rule应用到各个logical switch中会有什么情况。因为之前我们从edge移除了load balancing，因此我们要做的第一步就是用internal VIP创建一个新的load balancer profile。这次我们将使用172.16.255.62。

ubuntu1

uuid=`ovn-nbctl create load_balancer vips:172.16.255.62="172.16.255.130,172.16.255.131"`
echo $uuid

　　

首先，我们将它设置到"inside" 这个logical switch

ubuntu1

# apply and verify
ovn-nbctl set logical_switch inside load_balancer=$uuid
ovn-nbctl get logical_switch inside load_balancer

　　

从vm3测试连通性（vm3位于"inside"中）

root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 172.16.255.62:8000
i am vm1
root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 172.16.255.62:8000
i am vm1
root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 172.16.255.62:8000
i am vm2

　　

看起来好像工作正常。接着将load balancer从"inside"中移除，并将它加到"dmz上"

ubuntu1

ovn-nbctl clear logical_switch inside load_balancer
ovn-nbctl set logical_switch dmz load_balancer=$uuid
ovn-nbctl get logical_switch dmz load_balancer

　　

再次从vm3发起测试

root@ubuntu2:~# ip netns exec vm3 curl 172.16.255.62:8000
^C

　　

很不幸，卡住了。那我们再从vm1发起测试（vm1位于"dmz"中）

root@ubuntu2:~# ip netns exec vm1 curl 172.16.255.62:8000
^C

　　

结果同样不令人满意。这也就说明负载均衡应该设置到用户的logical switch而不是server的logical switch

最后，清理配置

ubuntu1

ovn-nbctl clear logical_switch dmz load_balancer
ovn-nbctl destroy load_balancer $uuid

　　

Final Words

基础的负载均衡是一个非常好的特性。将它内置于OVN中意味着在部署你自己的SDN时可以减少一些依赖。尽管这个特性非常小，但是我认为它已经覆盖了绝大多数客户的需求。希望经过一段时间后，它的某些限制，例如缺少健康检查，能够被解决。

在下一篇文章中，我将进一步探索OVN中的网络安全相关的内容

 

原文链接：http://blog.spinhirne.com/2016/09/the-ovn-load-balancer.html