DevNull

Cara Kerja OpenStack Networking - Memahami Network Namespace

Published by Dhani Setiawan on
Filed under: OpenStack Tags: , ,
OpenStack

Melanjutkan tentang OpenStack Networking di tulisan yang lalu dengan judul Memahami OpenStack Neutron lebih dalam, ada salah satu fitur Linux yang dipakai OpenStack Networking dan belum dibahas, fitur Linux itu namanya network namespace.

Mungkin di antara Anda para pembaca ada yang punya background networking. Di dunia networking ada istilah yang dikenal dengan VRF (Virtual Routing and Forwarding). VRF ini memungkinkan lebih dari satu routing table coexist dalam satu router fisik, artinya dalam satu router ada banyak router virtual dengan routing table yang independen dan terpisah dari yang lain. Nah di Linux, fitur ini dinamakan network namespace.

Masing-masing network namespace di Linux punya routing table sendiri-sendiri, interface sendiri-sendiri dan juga firewall yang terpisah. Fitur ini yang dipakai OpenStack untuk membuat virtual network dan virtual router.

Seperti router dan network pada umumnya, di network namespace juga ada interface, routing table, firewall, dan ip address. Bedanya, di network namespace kita tidak bisa pakai interface fisik, kita cuma bisa pakai interface virtual. Jadi tidak ada eth0 atau eth1 atau wlan0 di network namespace.

Karena tidak bisa pakai interface fisik, maka network virtual ini secara default juga tidak bisa berkomunikasi dengan jaringan fisik, seperti Internet misalnya. Dan untuk mengatasi batasan itu, biasanya digunakan bridge untuk menjembatani antara jaringan fisik dan jaringan virtual.
OpenStack Neutron atau networking juga menggunakan bridge Open vSwitch untuk menjembatani dua jaringan ini.

 

Command-command namespace

Di contoh ini saya pakai banyak command ip. Kalau Anda masih sering pakai command ifconfig dan command route, saran Saya segera saja tinggalkan karena dua command itu dari zaman batu. Gantinya, pelajari command ip dari package iproute2 karena yang ini lebih modern.

Karena network namespace sama seperti network biasa, maka command ip juga bisa dipakai di namespace.

Menambahkan network namespace:

ip netns add test-netns

Command ini untuk membuat network namespace baru dengan nama test-netns.

Untuk melihat semua netns

root@DEATH-STAR:~# ip netns show
test-netns
root@DEATH-STAR:~#

Untuk mengeksekusi command dalam netns, pakai ip netns exec <nama netns> <command>. Contoh untuk eksekusi command ip link show di netns test-netns

root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip link show
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
root@DEATH-STAR:~#

Kalau command di atas dibagi jadi tiga bagian, maka seperti ini:

  1. ip netns exec : Ini dipakai untuk eksekusi command dalam network namespace.
  2. test-netns : test-netns adalah nama network namespace.
  3. ip link show : Ini command yang dieksekusi di dalam netns.

Seperti terlihat di output, waktu kita buat namespace atau netns baru, di netns baru itu langsung ada interface loopback (lo) tapi dengan status down, jadi tidak bisa kita ping.

root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ping localhost
PING localhost (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
^C
--- localhost ping statistics ---
4 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 3024ms

Kita harus up-kan dulu interface loopback lo baru kemudian loopback tersebut bisa berfungsi.
Supaya interface lo bisa up, pakai command ip link set lo up. Di dalam netns tentu saja.

root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip link set lo up
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ping localhost
PING localhost (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_req=1 ttl=64 time=0.126 ms
64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_req=2 ttl=64 time=0.066 ms
64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_req=3 ttl=64 time=0.057 ms
^C
--- localhost ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1998ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.057/0.083/0.126/0.030 m

Netns ini belum bisa berkomunikasi dengan dunia luar. Supaya bisa maka harus kita buat bridge untuk menjembatani itu.

Di Debian yang saya pakai untuk percobaan ini nama interface-nya eth0. Kemudian Saya akan coba buat sepasang Linux Veth, salah satu veth di assign ke netns test-netns, satunya lagi dijadikan member bridge br0 bersama eth0. eth0 ini tersambung dengan kabel ke jaringan fisik external termasuk jaringan Internet.

Buat bridge br0 dengan member eth0, request ip address ke server DHCP dan test ping ke Google dns.

root@DEATH-STAR:~# brctl addbr br0
root@DEATH-STAR:~# brctl addif br0 eth0
root@DEATH-STAR:~# brctl show br0
bridge name bridge id               STP enabled     interfaces
br0         8000.80c16e592e43       no              eth0
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# dhclient br0
Restarting ntp (via systemctl): ntp.service.
root@DEATH-STAR:~# ip addr show br0
4: br0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 80:c1:6e:59:2e:43 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.10.10/27 brd 10.10.10.31 scope global br0
            valid_lft forever preferred_lft forever
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=1 ttl=55 time=47.2 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=2 ttl=55 time=48.5 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=3 ttl=55 time=44.0 ms
^C
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2003ms
rtt min/avg/max/mdev = 44.051/46.605/48.540/1.900 ms
root@DEATH-STAR:~#

Selanjutnya buat sepasang Linux Veth dengan nama veth1 dan veth2

root@DEATH-STAR:~# ip link add veth1 type veth peer name veth2
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ip link show | grep veth
5: veth2: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
6: veth1: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
root@DEATH-STAR:~#

Seperti yang sudah dijelaskan di artikel sebelumnya, Linux Virtual Ethernet (Veth) adalah sepasang interface yang kalau ada paket masuk lewat salah satu interface maka paket itu akan keluar lewat interface lainnya.

Berikutnya, assign interface veth1 ke namespace test-netns dan veth2 ke bridge br0.

root@DEATH-STAR:~# brctl addif br0 veth2
root@DEATH-STAR:~# brctl show br0
bridge name bridge id               STP enabled     interfaces
br0         8000.80c16e592e43       no              eth0
                                                    veth2
root@DEATH-STAR:~# ip link set veth1 netns test-netns

Kalau kita cek lagi dengan ip link show, veth1 sudah hilang karena sudah ada di namespace test-netns

root@DEATH-STAR:~# ip link show | grep veth
5: veth2: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000

Cek ip link show di test-netns

root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip link show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
6: veth1: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 26:e1:4d:ee:33:ef brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
root@DEATH-STAR:~#

Perlu juga diperhatikan bahwa nomor index interface tidak berubah biarpun interface ada di netns. Di namespace test-netns nomor interface 1 untuk lo dan 6 untuk veth1 karena nomor index interface veth1 adalah 6.

Coba dihidupkan interface veth1 dan veth2 kemudian request ip address ke DHCP server di test-netns dan coba ping ke Google.

root@DEATH-STAR:~# ip link set veth2 up
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip link set veth1 up
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns dhclient veth1 >/dev/null
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip addr show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
        valid_lft forever preferred_lft forever
6: veth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 26:e1:4d:ee:33:ef brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.10.10.25/27 brd 10.10.10.31 scope global veth1
        valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::24e1:4dff:feee:33ef/64 scope link 
        valid_lft forever preferred_lft forever

root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ### Cek routing table di netns test-netns
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ip route show
default via 10.10.10.28 dev veth1 
10.10.10.0/27 dev veth1  proto kernel  scope link  src 10.10.10.25 
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~#
root@DEATH-STAR:~# ip netns exec test-netns ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=1 ttl=55 time=40.8 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=2 ttl=55 time=40.8 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_req=3 ttl=55 time=42.3 ms
^C
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2003ms
rtt min/avg/max/mdev = 40.817/41.328/42.347/0.720 ms
root@DEATH-STAR:~#

Network namespace test-netns sudah berhasil terkoneksi dengan Internet.

Untuk menghapus namespace, pakai perintah ip netns del <nama netns>

ip netns del test-netns

 

OpenStack & jaringan virtual

Setelah memahami sedikit tentang network namespace, kita akan lihat bagaimana OpenStack membangun jaringan virtual dengan network namespace.

OpenStack Network Namespace

Gambar di atas adalah perbandingan antara netns dan Open vSwitch.
Bagian gambar di sebelah kanan adalah network namespace, bagaimana masing-masing tenant OpenStack melihat jaringannya sebagai jaringan yang independen dan terpisah dengan jaringan tenant lainnya.

Di Open vSwitch, bagian jaringan di gambar yang sebelah kiri itu jaringan sebenarnya, tidak terpisah secara fisik. Jaringan masing-masing tenant jadi satu hanya saja dipisahkan dengan apapun mode yang dipilih oleh administrator, vlan contohnya. Silahkan lihat kembali artikel sebelumnya untuk mode-mode yang lain.

Kalau di tulisan yang lalu kita tahu OpenStack membuat penamaan interface dengan prefix qbr, qvo, qvb dengan masing-masing penggunaannya, di sini juga ada tiga lagi yaitu qg, qrouter, dan qr.
Mari kita lihat masing-masing nama prefix ini.

  • qrouter : Ini adalah prefix untuk network namespace
  • qg : Ini nama interface di namespace untuk interface yang terhubung ke jaringan luar, gampangnya kita sebut gateway.
  • qr : Ini adalah nama interface yang terhubung ke jaringan internal vm.

Di instalasi OpenStack di contoh ini, saya ambil salah satu namespace bernama qrouter-3b71f8b1-4f6f-4647-abd3-bac4b1aebe7d

ip netns show
qrouter-3b71f8b1-4f6f-4647-abd3-bac4b1aebe7d

Sedangkan untuk interface di netns tersebut:

root@Controller:~# ip netns exec qrouter-3b71f8b1-4f6f-4647-abd3-bac4b1aebe7d ip link show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default 
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
7: qg-25efe5e5-07: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default 
    link/ether fa:16:3e:84:ca:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
9: qr-6d6d8407-22: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default 
    link/ether fa:16:3e:7f:a5:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
12: qr-c5ad4b75-f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default 
    link/ether fa:16:3e:69:23:ee brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
root@Controller:~#

Seperti terlihat, saya punya satu interface gateway qg-25efe5e5-07 dan 2 interface ke jaringan internal dengan prefix qr.

 

Saya harap tulisan ini bisa memberikan gambaran untuk para administrator bagaimana OpenStack networking itu dibangun.
Salah satu hal yang kompleks di OpenStack menurut saya adalah networking ini, rumit dan banyak sekali komponennya.

 

Artikel Berkaitan:
Membumikan OpenStack
Pengenalan yang “ramah” tentang OpenStack, ditulis dengan bahasa yang sederhana dan gampang dipahami

Memahami OpenStack Neutron lebih dalam
Memahami bagaimana OpenStack menggunakan Open vSwitch, bridge, dan mengatur flow packet

Convert Database OpenStack Cinder dari Sqlite3 ke MySQL - Debian Jessie
Kesalahan konfigurasi default OpenStack Cinder di Debian 8, dan bagaimana cara konversi database dari Sqlite3 ke MySQL


Sebarkan artikel ini :


Anda tidak perlu repot-repot mengunjungi blog ini.
Silahkan masukkan alamat email dan begitu ada post baru, Saya akan minta robot FeedBurner mengantarkannya ke email inbox Anda.

Delivered by FeedBurner


blog comments powered by Disqus