KVM — 虚拟网络构建

构建虚拟网络是虚拟化及容器化的必备的核心技术

构架虚拟网络的基本组件相关命令

1.虚拟网卡接口管理命令： ip link

创建虚拟网卡接口设备

一般虚拟网卡接口成对创建，类似于现实中的网卡加网线的作用

ip link <options> type veth [peer [ name ] NAME]

将成对的网卡接口的一端配置在另一个虚拟路由器上

ip link set IF_DEVICE netns NET_NAMESPACE

2.网络桥设备管理命令： brctl

创建网络桥虚拟设备

brctl addbr <bridge>

向桥设备上添加虚拟网卡(成对出现)中的一个接口

将成对的虚拟网卡接口的一端配置在网桥设备上，类似于现实中将某网卡设备用网线连接至交换机(网桥)

brctl addif <bridge> DEVICE

删除桥设备

brctl delbr <bridge> DEVICE

删除桥设备上的网卡接口

brctl delif <bridge> DEVICE

3.网络名称空间管理命令： ip netns

虚拟网络名称空间，用于隔离网络，可以理解为虚拟路由器

Usage: ip netns list
       ip netns add NET_NAMESPACE

指定在某个 NET_NAMESPACE (网络名称空间) 中执行某个 COMMAND

ip netns exec NET_NAMESPACE COMMAND

构建虚拟网络过程演示

虚拟机与虚拟路由器连接通信演示

创建一对虚拟网卡接口设备

ip link add vethx.1 type veth peer name vethx.2
ip link show
#
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master br0 state UP mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:99:ea:72 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: vethx.2@vethx.1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether b2:43:00:1a:41:cf brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: vethx.1@vethx.2: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether 2e:d1:5d:79:3f:b6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

创建虚拟路由器

ip netns add router1
ip netns list --all
#
router1

将虚拟网卡接口的一端配置在虚拟路由上

ip link set dev vethx.2 netns router1
ip link show
#
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master br0 state UP mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:99:ea:72 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: vethx.1@if6: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT qlen 1000
    link/ether 2e:d1:5d:79:3f:b6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

指定在 router1 (网络名称空间) 中执行 ifconfig -a 命令

ip netns exec router1 ifconfig -a
#
lo: flags=8<LOOPBACK>  mtu 65536
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

vethx.2: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        ether b2:43:00:1a:41:cf  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

将虚拟网络名称空间 router1 中的网络接口 vethx.2 配置一个 IP 地址并查看结果

ip netns exec router1 ifconfig vethx.2 10.0.0.1/24 up
ip netns exec router1 ifconfig
#
vethx.2: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.0.0.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.0.255
        inet6 fe80::b043:ff:fe1a:41cf  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether b2:43:00:1a:41:cf  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

给 vethx.1 网络接口配置 IP 地址并查看结果

ifconfig vethx.1 10.0.0.2/24 up
ifconfig vethx.1
#
vethx.1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.0.0.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.0.255
        inet6 fe80::2cd1:5dff:fe79:3fb6  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 2e:d1:5d:79:3f:b6  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

某个虚拟机与虚拟路由器通过 vethx.1 与 vethx.2 这对网络接口连接，虚拟机与路由器间可以通信了

ping 10.0.0.2
#
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.058 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.067 ms
^C
--- 10.0.0.2 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.058/0.062/0.067/0.009 ms

删除网络接口

ip link delete vethx.1
#删掉一个，另一个会自动消失
ip netns exec router1 ifconfig

删除虚拟路由器

ip netns delete router1
ip netns list

一个具有 DHCP 服务的仅供内部虚拟机间通信的网络配置演示

此实验实现的网络模型，仅供宿主机内部的虚拟机之间通信，内部虚拟机无法与宿主机通信，类似于实现了 VMware 程序中的除了 VMnet0 、VMnet1(仅主机模式) 、VMnet8(NAT模式) 之外的的其他自定义网络通道的功能。

多台虚拟机之间通过虚拟交换机设备(网络桥设备)通信，其中一台虚拟机提供 DHCP 网络服务

创建、激活并查看网络桥设备

brctl addbr br-int
ifconfig br-int up
ifconfig
#
br-int: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet6 fe80::fc47:88ff:fed1:2c42  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether fe:47:88:d1:2c:42  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 7  bytes 578 (578.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

配置虚拟机的虚拟网卡并将虚拟网卡连接至虚拟交换机，启动虚拟机

两个虚拟机需要预先安装好操作系统并设置硬盘启动

创建关联虚拟交换机的脚本

vim /etc/qemu-ifup
#!/bin/bash
#

bridge=br-int

if [ -n "$1" ];then
        ip link set $1 up
        sleep 1
        brctl addif $bridge $1
        [ $? -eq 0 ] && exit 0 || exit 1
else
        echo "No interface specified."
        exit 2
fi

配置网络并启动第一个虚拟机 C1 进程

qemu-kvm -name c1 -m 256 -cpu host -smp 2,cores=2,sockets=1 -drive file=/vms/centos/cts1.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback,format=qcow2 -drive file=/vms/ISOs/CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso,media=cdrom -boot order=cd -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:01 -net tap,script=/etc/qemu-ifup -vnc :0 -daemonize

配置网络并启动第二个虚拟机 C2 进程

第二台虚拟机需要修改：名称、磁盘映像文件、网卡接口的MAC地址、VNC的监听端口

qemu-kvm -name c2 -m 256 -cpu host -smp 2,cores=2,sockets=1 -drive file=/vms/centos/cts2.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback,format=qcow2 -drive file=/vms/ISOs/CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso,media=cdrom -boot order=cd -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:02 -net tap,script=/etc/qemu-ifup -vnc :1 -daemonize

查看虚拟机运行状态

ps aux | grep qemu
#
root       7623  1.8 13.6 729268 277352 ?       Sl   16:23   0:20 qemu-kvm -name c1 -m 256 -cpu host -smp 2,cores=2,sockets=1 -drive file=/vms/centos/cts1.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback,format=qcow2 -drive file=/vms/ISOs/CentOS-7-x86_64-Minimal-1511.iso,media=cdrom -boot order=cd -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:01 -net tap,script=/etc/qemu-ifup -vnc :0 -daemonize
root       7881  0.7  5.6 831664 115776 ?       Sl   16:31   0:04 qemu-kvm -name c2 -m 256 -cpu host -smp 2,cores=2,sockets=1 -drive file=/vms/cirros/cirros2.img,if=virtio,media=disk,cache=writeback,format=qcow2 -net nic,model=virtio,macaddr=52:54:00:00:00:02 -net tap,script=/etc/qemu-ifup -vnc :1 -daemonize

ss -tunl
#
Netid State      Recv-Q Send-Q Local Address:Port       Peer Address:Port              
udp   UNCONN     0      0      *   %virbr0:67           *:*                  
tcp   LISTEN     0      1        *:5900                 *:*
tcp   LISTEN     0      1        *:5901                 *:*

ifconfig
#
br-int: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet6 fe80::30a5:70ff:fe37:bca7  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 46:53:ba:f9:9e:2e  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 160  bytes 25492 (24.8 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
tap0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet6 fe80::a41f:2ff:fe60:c47d  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether a6:1f:02:60:c4:7d  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 151  bytes 26298 (25.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 17  bytes 2082 (2.0 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

tap1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet6 fe80::4453:baff:fef9:9e2e  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 46:53:ba:f9:9e:2e  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 9  bytes 1434 (1.4 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 98  bytes 16644 (16.2 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

使用命令 “vncviewer :0” 连接至虚拟机 C1

ifconfig ens33 10.0.0.1/24 up

使用命令 “vncviewer :1” 连接至虚拟机 C2

ifconfig ens33 10.0.0.2/24 up

两台主机间通信

ping 10.0.0.2

仅主机网络通信模型的实现

在以上实验的基础上，给网桥设备一个相同分段的 IP 地址，可以实现仅主机网络模式，即：宿主机可以和运行与其上虚拟机通信

虚拟设备 br-int 原来工作在OSI七层模型中的二层——数据链路层，当分配了IP地址后，br-int 设备工作在三层——网络层，br-int 在未分配IP地址前，可以理解为一个虚拟交换机设备，分配IP地址后，具备了虚拟路由器的功能。

为虚拟机之间的虚拟交换机设备配置一个同网段的IP地址

ifconfig br-int 10.0.0.254/24 up
[root@localhost cirros]# ifconfig br-int
#
br-int: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 10.0.0.254  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.0.255
        inet6 fe80::30a5:70ff:fe37:bca7  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 46:53:ba:f9:9e:2e  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 416  bytes 67220 (65.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

实现宿主机与虚拟机通信

ping 10.0.0.1
ping 10.0.0.2

* NAT 网络通信模型*的实现

在“仅主机”网络模型的基础上，添加 iptables 的 nat 规则（SNAT 或 DNAT），即可以实现NAT网络模式，即：宿主机作为运行与其上虚拟机的正向代理，将公网上的通信请求转发至对应的虚拟机，而虚拟机以宿主机的身份向公网发出通信请求。

本实验旨在访问宿主机上运行的虚拟机的ssh服务，因为宿主机(172.16.50.18)也提供了ssh服务，所以需要做端口映射

将虚拟机 C1 ，C2 的网关指向 br-int 设备的 IP 地址

route add default gw 10.0.0.254

启用宿主机系统的核心转发功能

sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
#
net.ipv4.ip_forward = 1

配置 iptables 的 SNAT 规则

需要进行IP地址和端口映射

iptables -t nat -A PREROUTING -d 172.16.50.18 -p tcp --dport 22922 -j DNAT --to-destination 10.0.0.1:22

iptables -t nat -vnL
#结果为
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 257 packets, 38061 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source       destination         
    0     0 DNAT       tcp  --  *      *       0.0.0.0/0    172.16.50.18    tcp dpt:22922 to:10.0.0.1:22

在某一台远程主机上使用ssh连接至 C1 虚拟机

ssh -p 22922 root@172.16.50.18

如果要连接另一台虚拟机，可以定义另一个端口。

配置内部网络的 DHCP 服务

在宿主机上安装dnsmasq程序

yum install dnsmasq dnsmasq

在宿主机上创建一对虚拟网卡接口设备，一端配置在 br-int 设备上，

ip link add vethy.1 type veth peer name vethy.2


ifconfig vethy.1 up 


brctl addif br-int vethy.1


ip netns add dhcpsrv
ip link set dev vethy.2 netns dhcpsrv


ip netns exec dhcpsrv ifconfig -a
ip netns exec dhcpsrv ifconfig vethy.2 10.0.0.253/24 up
ip netns exec dhcpsrv ifconfig


ip netns exec dhcpsrv dnsmasq -F 10.0.0.20,10.0.0.100 -o 3,10.0.0.254
ip netns exec dhcpsrv ps aux | grep dnsmasq

重启虚拟机，查看状态

ifconfig
route -n

两台宿主机之上的虚拟机之间通信

可采用将两台宿主机桥接的方式

如果不想将宿主机之上的虚拟机暴露于公网之中，需要使用叠加网络模型（隧道网络）。

KVM — 虚拟网络构建

KVM — 虚拟网络构建

构架虚拟网络的基本组件相关命令

1.虚拟网卡接口管理命令： ip link

2.网络桥设备管理命令： brctl

3.网络名称空间管理命令： ip netns

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KVM — 虚拟网络构建

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1.虚拟网卡接口管理命令 ： ip link

2.网络桥设备管理命令 ： brctl

3.网络名称空间管理命令 ： ip netns

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1.虚拟网卡接口管理命令： ip link

2.网络桥设备管理命令： brctl

3.网络名称空间管理命令： ip netns