CN108111384A - 一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法 - Google Patents

一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法，具体方法为：设置镜像代理和镜像管理中心；所述镜像代理部署在OpenStack的网络节点或计算节点上；所述镜像管理中心部署在其他物理设备或者虚拟机上；镜像管理中心向镜像代理发送镜像命令；镜像代理收到所述镜像命令后，通过与目的IP建立的隧道，将复制的指定源端口的流量加上隧道头发送到对应的流量分析应用。与现有技术相比，便于区分汇总的流量所属的虚拟机或虚拟网络或业务，能够很方便地自由选择镜像虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量及虚拟路由器对公网的流量。

Description

一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法
技术领域
本发明涉及一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法，特别是涉及一种适用于基于隧道协议的OpenStack流量采集方法。
背景技术
现今，OpenStack已经演变成一种被广泛采用的云管理框架，而在OpenStack快速增长的同时，OpenStack云平台的安全及网络故障分析的需求越来越多，其中的一个要求是能够监控在OpenStack数据中心发现的基于虚拟网络结构的流量。通常，OpenStack虚拟机和虚拟网络的流量都要通过vswitch，目前即使在每个物理机上的vswitch上抓到包，由于OpenStack多租户的特点，流量汇总后也难以区分这些流量属于哪个业务或哪个虚拟机或者哪个虚拟网络，并且并没有一种可视化的方式来让用户根据自己的需求选择虚拟端口做镜像。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于隧道协议的，便于区分汇总的流量所属的虚拟机或虚拟网络或业务的，OpenStack流量采集方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法，具体方法为：设置镜像代理（Port Mirror Agent）和镜像管理中心（Port Mirror Manager）；所述镜像代理部署在OpenStack的网络节点或计算节点上；所述镜像管理中心部署在其他物理设备(如服务器)或者虚拟机上；镜像管理中心向镜像代理发送镜像命令；镜像代理收到所述镜像命令后，通过与目的IP建立的隧道，将复制的指定源端口的流量加上隧道头发送到对应的流量分析应用。
所述镜像代理为一个openstack虚拟端口流量镜像插件；所述镜像管理中心为openstack虚拟端口流量镜像管理中心；所有虚拟端口的镜像通过镜像管理中心来控制。
具体方法步骤为：
S1、镜像代理连接镜像管理中心，并将镜像代理所在本机（一台OpenStack计算节点或网络节点）的虚拟端口信息列表上报给镜像管理中心；
S2、镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理；
S3、镜像代理收到镜像命令，将指定源端口的流量复制一份并加上隧道头通过隧道端口发送给流量分析应用所在的目的IP；
所述虚拟端口指OpenStack创建的集成网桥（br-int）上的端口； 每个端口信息包括端口ID、租户名称、在集成网桥上对应的端口名称和IP地址。
镜像代理启动时，读取保存到本地的本机镜像列表，及配置的镜像管理中心 IP地址、隧道本地IP、调用OpenStack API所需的用户名和密码等。随后连接镜像管理中心，直到连接成功，连接成功后，将本机的名称告诉镜像管理中心（可选）。随后镜像代理定时上报本机端口列表到镜像管理中心。
集成网桥上的端口有四类：虚拟机的端口（qvo开头）、虚拟网络在虚拟路由器上的路由接口（qr开头）、虚拟路由器上的外部网关（qg开头）、dhcp服务接口（tap开头），分别对应虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量、虚拟路由器对公网的流量、虚拟网络dhcp流量。
其中，所述S1中的虚拟端口信息的获取是通过调用OpenStack的API，先获取所有OpenStack环境的所有端口列表，再筛选出本机集成网桥上的端口。
所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口类型，如果是虚拟机的端口，端口信息还包括所在的虚拟机名称；如果是路由接口或外部网关，端口信息还包括router name、网络名称和子网信息。
所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口是否是已经镜像的端口，如果是，则端口信息还包括端口的隧道头key和镜像目的IP。隧道头key能够用作流量的业务区分；如果使用的隧道协议是GRE协议，则隧道头key对应GRE头的Key；如果使用的隧道协议是VXLAN协议，则隧道头key对应VXLAN头的VNI号。隧道协议可以是GRE协议或者VXLAN协议。采用隧道协议，本机流量快速复制到物理网卡，性能优越，并且分析应用可以自由部署（只要IP网络是通的）。
所述方法还包括，所述S2中，镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理时，所述镜像命令包括目的镜像的隧道头key、镜像目的IP和流量方向。
所述方法还包括，所述S3中，镜像代理收到镜像命令后，如果集成网桥上已建立跟目的IP通信的隧道端口，则利用已经建立的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过已经建立的隧道端口发送给目的IP；如果集成网桥上没有建立跟目的IP通信的隧道端口，则在集成网桥上创建一条与目的IP通信的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过创建的隧道端口发送给目的IP。
隧道头的关键字由用户根据业务设置，实现了流量按业务区分，方便流量分析应用按业务来分析流量，分析应用能根据数据包的隧道头key和IP信息快速定位到某台虚拟机。隧道头key由用户根据自己的业务需求定义，然后分析时就根据隧道头key与业务的关联关系区分。
所述镜像代理调用open vswitch的管理命令来执行镜像管理中心的发送的镜像命令。
镜像代理的具体部署方法为：在需要采集流量的计算节点或网络节点增加一张物理网卡，配置与目的IP在一个网络的IP作为隧道本地IP，或者直接使用数据网络的通信IP作为作为隧道本地IP，安装镜像代理的组件，并配置镜像管理中心的IP、调用OpenStackAPI所需的用户名和密码等，并运行安装好的镜像代理组件。也可以使用现成的业务数据网络的网卡作为隧道出口网卡。
所述方法还包括，在镜像管理中心提供图形界面管理端口，用于选择镜像虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量及虚拟路由器对公网的流量。提供图形界面管理端口镜像，用户可以很方便地自由选择镜像虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量及虚拟路由器对公网的流量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：便于区分汇总的流量所属的虚拟机或虚拟网络或业务，能够很方便地自由选择镜像虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量及虚拟路由器对公网的流量；能够部署专用网络来传输镜像流量，不影响OpenStack的业务性能。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的***结构示意图。
图2为本发明其中一实施例的镜像代理定时上报本机端口列表到镜像管理中心的流程图。
图3为本发明其中一实施例的镜像处理流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1
一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法，具体方法为：设置镜像代理和镜像管理中心；所述镜像代理部署在OpenStack的网络节点或计算节点上；所述镜像管理中心部署在其他物理设备(如服务器)或者虚拟机上；镜像管理中心向镜像代理发送镜像命令；镜像代理收到所述镜像命令后，通过与目的IP建立的隧道，将复制的指定源端口的流量加上隧道头发送到对应的流量分析应用。
隧道协议可以是GRE协议或者VXLAN协议。采用隧道协议，本机流量快速复制到物理网卡，性能优越，并且分析应用可以自由部署（只要IP网络是通的）。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，具体方法步骤为：
S1、镜像代理连接镜像管理中心，并将镜像代理所在本机的虚拟端口信息列表上报给镜像管理中心；
S2、镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理；
S3、镜像代理收到镜像命令，将指定源端口的流量复制一份并加上隧道头通过隧道端口发送给流量分析应用所在的目的IP；
所述虚拟端口指OpenStack创建的集成网桥（br-int）上的端口； 每个端口信息包括端口ID、租户名称、在集成网桥上对应的端口名称和IP地址。
镜像代理启动时，读取保存到本地的本机镜像列表（在本具体实施例中，格式为（源端口名称、镜像端口名称、隧道头key、目的IP）），及配置的镜像管理中心 IP地址、调用OpenStack API所需的用户名和密码等。随后连接镜像管理中心，直到连接成功，连接成功后，将本机的名称告诉镜像管理中心（可选）。随后镜像代理定时上报本机端口列表到镜像管理中心。
具体实施例3
在具体实施例1或2的基础上，其中，所述S1中的虚拟端口信息的获取是通过调用OpenStack的API，先获取所有OpenStack环境的所有端口列表，再筛选出本机集成网桥上的端口。
具体实施例4
在具体实施例1到3之一的基础上，所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口类型，如果是虚拟机的端口，端口信息还包括所在的虚拟机名称；如果是路由接口或外部网关，端口信息还包括router name、网络名称和子网信息。
具体实施例5
在具体实施例1到4之一的基础上，所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口是否是已经镜像的端口，如果是，则端口信息还包括端口的隧道头key和镜像目的IP。
具体实施例6
在具体实施例1到5之一的基础上，所述方法还包括，所述S2中，镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理时，所述镜像命令包括目的镜像的隧道头key、镜像目的IP和流量方向。
具体实施例7
在具体实施例1到6之一的基础上，所述方法还包括，所述S3中，如果集成网桥上已建立跟目的IP通信的隧道端口，则利用已经建立的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过已经建立的隧道端口发送给目的IP；如果集成网桥上没有建立跟目的IP通信的隧道端口，则在集成网桥上创建一条与目的IP通信的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过创建的隧道端口发送给目的IP。
具体实施例8
在具体实施例1到7之一的基础上，所述镜像代理调用openvswitch的管理命（ovs-vsctl add-port，ovs-ofctl add-flow）令来执行镜像管理中心的发送的镜像命令。
具体实施例9
在具体实施例1到8之一的基础上，镜像代理的具体部署方法为：在需要采集流量的计算节点或网络节点增加一张物理网卡，配置与目的IP在一个网络的IP作为隧道本地IP，或者直接使用数据网络的通信IP作为作为隧道本地IP，安装镜像代理的组件，并配置镜像管理中心的IP、调用OpenStack API所需的用户名和密码等，并运行安装好的镜像代理组件。也可以使用现成的业务数据网络的网卡作为隧道出口网卡。
具体实施例10
在具体实施例1到9之一的基础上，所述方法还包括，在镜像管理中心提供图形界面管理端口，用于选择镜像虚拟机的流量、虚拟网络对外的流量及虚拟路由器对公网的流量。界面提供目的IP、隧道头key、流量方向参数的输入功能。
具体实施例11
一种基于隧道协议的Openstack流量采集方法，其具体包括：
镜像代理的部署
在需要采集流量的计算或网络节点增加一张物理网卡，配置与目的IP在一个网络的IP作为隧道本地IP，或者直接使用数据网络的通信IP作为作为隧道本地IP，随后安装镜像代理组件，配置镜像管理中心的IP、调用OpenStack API所需的用户名和密码等，运行镜像代理组件。
端口列表的上报及展示
镜像代理启动时，读取保存到本地的本机镜像列表（格式为（源端口名称、镜像端口名称、隧道头key、目的IP）），及配置的镜像管理中心 IP地址、隧道本地IP、调用OpenStackAPI所需的用户名和密码等。随后连接镜像管理中心，直到连接成功，连接成功后，将本机的名称告诉镜像管理中心（可选）。随后镜像代理定时上报本机端口列表到镜像管理中心，其上报流程如图2。
首先镜像代理调用OpenStack API获取所有虚拟端口的信息及本机br-int上的端口信息，由于br-int上的端口的名字是由一个前缀加上虚拟端口ID前11个字符组成，所以判断OpenStack的虚拟端口是否对应在本机br-int上，只需取OpenStack的虚拟端口ID的前几个（不超过11个）字符在br-int的端口列表中查找就可以了。获取到本机端口列表后，调用OpenStack API获取端口的详细信息，每个端口的信息包含端口ID、租户名称、在br-int上的对应的名称、IP地址，如果是虚拟机的端口，包含所在虚拟机名称；如果是路由接口或外部网关，包含router name、网络名称、子网信息。再在本机镜像列表中查找是否是做过镜像的端口，如果是，就加上隧道头key、目的IP信息。最后把本机端口列表发送给镜像管理中心。同时在镜像端口列表中检测源端口是否还存在，如果不存在，就将镜像端口删除。另外，镜像管理中心也可以主动向镜像代理请求端口列表信息。发送给镜像管理中心的本机端口列表的格式可以是json格式也可以是其他格式。
本机端口列表json格式设计如下：
{
"ports": [
{
"type": "vm",
"status": "ACTIVE",
" ovs_name ": "qvod80b1a3b-4f",
"device_name": "VM1",//虚拟机名称或路由名称
"network_name": "private1",
"tenant_name": "demo",//租户名称
"fixed_ips": [
{
"subnet_id": "008ba151-0b8c-4a67-98b5-0d2b87666062",//子网ID
"ip_address": "172.10.4.32"
}
],
"id": "d80b1a3b-4fc1-49f3-952e-1e2ab7081d8b",//port id
"tunnel-key": "234",//隧道头key
"dst_ip": "192.168.3.16"//目的IP
},
{
"type": "router_interface",
"status": "ACTIVE",
"ovs_name": "qr9ae135f4-b6",
"device_name": "router1",//虚拟机名称或路由名称
"network_name": "private1",
"tenant_name": "demo",//租户名称
"fixed_ips": [
{
"subnet_id": "008ba151-0b8c-4a67-98b5-0d2b87666062",//子网ID
"ip_address": "172.10.4.1"
}
],
"id": "f71a6703-d6de-4be1-a91a-a570ede1d159",
" tunnel_key": "",//隧道头key
"dst-ip": ""//目的IP
}
]
}
镜像处理
镜像管理中心向镜像代理发送镜像命令（镜像命令参数包括源端口名称、隧道头key、目的IP、流量方向），镜像代理收到镜像命令后，判断该端口是否已镜像，如果是，返回镜像结果给镜像管理中心，如果没有，使用OVS（open vswitch）命令在br-int上跟目的IP建立GRE隧道（或XVLAN隧道），根据流量方向将源端口流量复制一份加上隧道头出口到隧道端口，同时更新本地端口镜像列表。最好将镜像成功结果返回给镜像管理中心。流程图见图3。镜像管理中心也可以向镜像代理发送删除镜像命令。

Claims (9)

1.一种基于隧道协议的OpenStack流量采集方法，具体方法为：设置镜像代理和镜像管理中心；所述镜像代理部署在OpenStack的网络节点或计算节点上；所述镜像管理中心部署在其他物理设备或者虚拟机上；镜像管理中心向镜像代理发送镜像命令；镜像代理收到所述镜像命令后，通过与目的IP建立的隧道，将复制的指定源端口的流量加上隧道头发送到对应的流量分析应用。
2.根据权利要求1所述的流量采集方法，具体方法步骤为：
S1、镜像代理连接镜像管理中心，并将镜像代理所在本机的虚拟端口信息列表上报给镜像管理中心；
S2、镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理；
S3、镜像代理收到镜像命令，将指定源端口的流量复制一份并加上隧道头通过隧道端口发送给流量分析应用所在的目的IP；
所述虚拟端口指OpenStack创建的集成网桥上的端口；每个端口信息包括端口ID、租户名称、在集成网桥上对应的端口名称和IP地址。
3.根据权利要求2所述的流量采集方法，其中，所述S1中的虚拟端口信息的获取是通过调用OpenStack的API，先获取所有OpenStack环境的所有端口列表，再筛选出本机集成网桥上的端口。
4.根据权利要求2所述的流量采集方法，所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口类型，如果是虚拟机的端口，端口信息还包括所在的虚拟机名称；如果是路由接口或外部网关，端口信息还包括router name、网络名称和子网信息。
5.根据权利要求2所述的流量采集方法，所述方法还包括，所述S1中，镜像管理中心通过镜像代理获取本机的虚拟端口信息列表时，判断端口是否是已经镜像的端口，如果是，则端口信息还包括端口的隧道头key和镜像目的IP。
6.根据权利要求2所述的流量采集方法，所述方法还包括，所述S2中，镜像管理中心发送镜像命令给目的镜像所在端口的镜像代理时，所述镜像命令包括目的镜像的隧道头key、镜像目的IP和流量方向参数。
7.根据权利要求2所述的流量采集方法，所述方法还包括，所述S3中，镜像代理收到镜像命令后，如果集成网桥上已建立跟目的IP通信的隧道端口，则利用已经建立的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过已经建立的隧道端口发送给目的IP；如果集成网桥上没有建立跟目的IP通信的隧道端口，则在集成网桥上创建一条与目的IP通信的隧道，根据流量方向将指定源端口的流量复制一份，并加上隧道头及设置的隧道头key通过创建的隧道端口发送给目的IP。
8.根据权利要求2所述的流量采集方法，所述镜像代理调用open vswitch的管理命令来执行镜像管理中心的发送的镜像命令。
9.根据权利要求2所述的流量采集方法，镜像代理的具体部署方法为：在需要采集流量的计算节点或网络节点增加一张物理网卡，配置与目的IP在一个网络的IP作为隧道本地IP，或者直接使用数据网络的通信IP作为隧道本地IP，安装镜像代理的组件，并配置镜像管理中心的IP，并运行安装好的镜像代理组件。
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