一．Neutron概要

众所周知，Neutron是OpenStack众多项目中的核心项目之一，代表其网络服务。Neutron的发展自诞生到现在，可谓是一波三折，其命名先是由nova-network，改为quantum，因其与一家公司名冲突，隧又改为Neutron。表面上的命名变化，又何尝不蕴含着其深层次的发展和演进，以Plugin、高级网络服务功能等突出应用，充分显示着它不断的丰富，就像其命名“中子”一样，彰显着它在浩瀚宇宙中，熠熠生辉的光芒。

下面，借用本站“北京-小武”一文《Neutron的SDN化》中，Neutron是什么和Neutron的主要功能为线索，来添加自己的认识。

1.Neutron是什么

Openstack核心项目中的网络配置管理组件
Neutron的网络服务功能包括L2-L7层
Neutron用于管理配置VM所用的网络
Neutron有很多SDN控制器作为ML2 Plugin和ML3 Plugin（注：ONOS在计划中）

2.Neutron的主要功能

1）ML2功能
ML2功能包括Port、Subnet、Network、Qos、安全组等，Linux 网桥是虚拟交换机的一种实现，ML2 层使用 VLAN 和VXLAN（利用 L3 层扩展ML2 层的遂道技术）来实现物理隔离。

在ML2层，由虚拟交换机来实现。虚拟交换机有下列这些：

• Linux网桥，基于Linux内核的网桥。网桥就是交换机的具体体现，比如OpenStack中常见的br-int。
• OpenvSwitch（OVS）：OVS有两种模式，一种是当普通的虚拟交换机来使用，另一个是和OpenFlow控制器协作当作SDN交换机来使用。
• 一些基于Overlay技术的SDN实现，如VXLAN等。
• 一些非开源的商业交换机。

目前，Neutron已经实现的ML2层Drivers如下图所示（Liberty版代码）。

linuxbridge实现了Linux的内核网桥，Open vSwitch driver实现了Open vSwitch网桥，hyperv driver用于实现和微软的Hyper-V虚拟化产品进行交互，Brocade的driver用于和博科的SDN产品进行交互，其他类似。ml2是一种通用、核心且基础的插件，这些L2层的插件主要分写数据库的plugin部分和运行在计算节点的agent部分。在Neutron中，ML2是其Core Plugin。详情，请参见Neutron代码的入口配置文件neutron/setup.cfg，其代码如下：

ML2 plugin的代码因为有很多相同，便使用了复用和模块间的导入、装饰器等语法，ml2可以理解为一个公共的plugin。且每种插件基本上实现了FLAT、local、VLAN、VXLAN、GRE等几种拓扑。详情，请参见Neutron代码的入口配置文件neutron/setup.cfg（neutron.ml2.type_drivers部分），其代码如下：

2）L3功能
L3功能，包括Router/DVR、DCHP等服务，L3层通过 ipv4 forward 功能进行静态路由转发，使用iptables的SNAT和DNAT规则实现内网中的虚机访问外网和外网访问内网上的虚机（也就是所谓的Floating IP）。和利用 L2 层扩展 L3 层的标签技术MPLS（一般用在WAN的路由器上）。

3）L4-L7功能
L4-L7功能，包括FWaas、LBaas、VPNaas、DNSaas-Designate等服务。

从网络功能和对应的底层网络设备实现来看，Port对应VM挂载的VNIC相应TAP/TUN设备，Subnet只是一个IP地址 Pool的数据集合，Network则要对应分配的网络类型和相应隔离域ID，Qos功能可以基于OVS来实现，安全组则基于linux bridge上的iptables实现。

L3上Router通过linux的Namespace实现，Dragonflow则是通过OpenvSwitch的流表实现，DHCP和DNS服务通过Dnsmasq实现；L4-L7的服务开源实现方案里，FWaas是通过Router里的Iptables，LBaas是通过Haproxy，VPNaas则是Openswan，当然现在很多设备厂商比如Juniper、思科、华为、博科和F5等对L2-L7的服务实现都提供了自己的设备和driver。

Neutron的机制是通过plugin/driver/agent（server用于和其他组件服务的api进行交互）等方式实现和不同网络设备的集成，plugin里L2-L3称之为core plugin，L4-L7成为service plugin。
driver是plugin下具体集成不同插件的方式，而agent则是部署在另一侧的相应Driver代理，来管控计算节点上的虚拟机。

Neutron中的各种plugin纷繁复杂，诸如Dragonflow、OVN等此类不断涌现。Neutron的未来是想将service plugin统一起来，只剩下Neutron的北向API及Neutron server。

二．Neutron和SDN Controller的集成

在整个SDN（这里仅指Controller）和OpenStack集成的大框架中，个人倾向于通过分层来理解。即Neutron和SDN Controller集成，理解为“应用层（北向）”；SDN Controller和软硬件网络设备集成，理解为“管理层（南向）”。这里，我们讨论的是应用层（北向）。

在Neutron中，采用SDN 控制器（采用了OpenFlow协议），可以控制流量转发以实现不同虚拟路由器（DVR）的流量负载，通过匹配流表项（Match Flow Table）的方式来实现数据包按照自定义的OpenFlow规则实现Qos功能，不同的应用业务，使用不同的流转发方式，Normal或Flow。

目前，已知的Neutron和SDN控制器集成现状（网络虚拟化NFV方面不在此表），如下所示：

这里，我以Networking-ofagent（ryu）和neutron集成为例做讲解，其他控制器与之类似。

首先，我们需要知道sdn controller是以mechanism_drivers的方式与Neutron ML2 Plugin做集成，这些代码，均统一存放于neutron/plugins/ml2/drivers目录下，其实现集成的核心是driver.py模块。

参见Neutron代码的入口配置文件neutron/setup.cfg（neutron.ml2.mechanism_drivers部分），格式为key=value，value为代码目录，其代码如下：

ryu中的driver.py模块代码，代码仅2行，如下所示

代码的含义是指，首先从networking_ofagent项目安装包的源码目录中（若集成，需要自行安装、配置），导入一个mech_ofagent的模块，用于和Neutron集成，该模块中，有一个OfagentMechanismDriver的基类，用于完成Neutron ML2中诸如port、subnet、network等资源的create、delete、add等操作，或者是使用ofagent L2代理连接到网络。其代码如下所示：

最后。这里，奉上一份目前已知的Neutron项目中各种关于SDN和NFV的Plugin列表（数据来源于文件：neutron/doc/source/stadium/sub_projects.rst）

小结

从最新的Neutron代码中，已经发现了诸如原来的opendaylight和其他一些sdn Plugin，已经开始从项目中移除，统一命名为诸如networking-xxxx之类的独立项目。

Neutron和SDN Controller集成应用的显著意义和作用，个人仍不是太深刻体会。用Controller来控制虚拟机VM的流量和提供全局的网路视图吗——实现网络智能化。截止目前，笔者尚未接触过这方面的环境或看见相关资料，欢迎交流！

是的，Neutron更像是一种架构，需要众多的开发者和用户去参与其中，同时，还需要注意去其糟粕，取其精华。

 
作者简介：徐超：2015——至今，从事OpenStack相关工作。个人倾向于研究OpenStack、SDN和Docker。