《Cloud Native Data Center Networking》(云原生数据中心网络设计)读书笔记 -- 08网络自动化

本文主要是介绍《Cloud Native Data Center Networking》(云原生数据中心网络设计)读书笔记 -- 08网络自动化,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

云原生数据中心和老一代数据中心不同之处在于其核心概念是聚焦于高效运营。网络自动化就是达到此目标的关键因素。

要达到此目的,本章要解决诸如下述的一些问题:

  • 什么是网络自动化以及为什么我们在乎它?
  • 为了学习网络自动化,我需要学习编程吗?
  • 网络自动化为什么很难?
  • 如何逐步探索自动化的好处?
  • 哪些网络自动化工具适合我?
  • 如何确保自动化程序能正常工作?

什么是网络自动化?

在网络管理语境下,自动化指的是允许程序执行运营人员所期望的任务的过程,如果这些任务不能由程序自动执行,则需要由运营人员手动将这些程序在每个网络设备上逐一运行。

为什么网络自动化很难?

作者以一个两级Clos网络中的BGP配置为例。

image-20240521212530015

Sample BGP configuration for spines

! Configuration for spine01
!
interface loip address 10.0.0.21/32
!
interface swp1ip address 10.127.0.0/31
!
interface swp2ip address 10.127.0.2/31
!
interface swp3ip address 10.127.0.4/31
!
interface swp4ip address 10.127.0.6/31
!
router bgp 65000bgp router-id 10.0.0.21neighbor 10.127.0.1 remote-as 65001neighbor 10.127.0.3 remote-as 65002neighbor 10.127.0.5 remote-as 65003neighbor 10.127.0.7 remote-as 65004network 10.0.0.21/32
! Configuration for spine02
!
interface loip address 10.0.1.22/32
!
interface swp1ip address 10.127.1.0/31
!
interface swp2ip address 10.127.1.2/31
!
interface swp3ip address 10.127.1.4/31
!
interface swp4ip address 10.127.1.6/31
!
router bgp 65000bgp router-id 10.0.0.22neighbor 10.127.1.1 remote-as 65001neighbor 10.127.1.3 remote-as 65002neighbor 10.127.1.5 remote-as 65003neighbor 10.127.1.7 remote-as 65004network 10.0.0.22/32

Sample BGP configuration for leaves

! Configuration for leaf01
!
interface loip address 10.0.0.11/32
!
interface swp1ip address 10.127.0.1/31
!
interface swp2ip address 10.127.1.1/31
!
interface vlan10ip address 172.16.0.1/24
!
router bgp 65001bgp router-id 10.0.0.11neighbor 10.127.0.0 remote-as 65000neighbor 10.127.1.0 remote-as 65000network 10.0.0.11/32network 172.16.0.0/24
 Configuration for leaf02
!
interface loip address 10.0.1.12/32
!
interface swp1ip address 10.127.0.3/31
!
interface swp2ip address 10.127.1.3/31
!
interface vlan10ip address 172.16.1.1/24
!
router bgp 65002bgp router-id 10.0.0.12neighbor 10.127.0.2 remote-as 65000neighbor 10.127.1.2 remote-as 65000network 10.0.0.12/32network 172.16.1.0/24

IP地址与接口的问题

在IP网络中,网络接口都有IP地址。每个接口必须拥有一个IP地址来参与路由。转发是基于IP地址的。

路由协议是如何与对端设备进行通信呢?

最常见的答案是让链路两端的设备处于同一子网内。

典型的例子如 a/31 或 a/30。如果两端的设备都处于同一子网内,那么这就可以让一端的设备和另一端的设备利用桥接方式进行通信。比如,在图 10-1 中,某条链路在 spine 交换机的那一侧的IP地址和在 leaf 交换机那一侧的IP地址都处于同一子网内。即 spine01 上带有 IP 地址 10.127.0.0/31 的接口与 leaf01 上带有 IP 地址 10.127.0.1/31 的接口相连。这两个地址同属 /31 子网。

即便是 IPv6 中,每个接口会自动获取到一个本地链路地址,一种协议也被发明出来用来确保链路一端可以获取另一端设备的本地链路 IPV6 地址。(RA,路由器通告)。获取到另一端的 IP 地址 (本地链接或其他地址)之后 ARP (或 ARP 的IPV6 等价协议NDP) 可以用来确定对端设备的 MAC 地址。正如在第 5 章里描述的那样,获取下一跳的 MAC 地址是路由的基础。

规模

网络协议配置的复杂性

缺乏编程入口

传统网络操作系统的限制

网络自动化工具

系统管理员工具集

Ansible、Salt、Puppet、Chef 等工具被开发出来,最初是用于在单个系统上配置操作系统和应用程序,但是后来发现也可以用于网络配置。

网络管理员工具集

这里可选的工具包括NETCONF,YANG (Yet Another Next Generation) ,可能还有 Restconf。NETCONF 是传输工具,可以与文本文件配置或者 YANG数据模型 一起使用。

Juniper和 Cisco产品通常使用NETCONF,而其他所有数据中心设备都使用 SSH或HTTP (用于 REST) 作为传输方式。

Ansible

Ansible 是一种自动化工具,它通过提供一种基于推送的模型,自动部署网络和计算节点的配置。

image-20240521214325655

Ansible 是运行在 Linux (或 Mac) 服务器上的应用程序。它的主要输入是:

  • inventory 文件,它是一个待推送配置的设备的列表
  • Playbooks,一组指令集,用于指示所要执行的任务,任务可以生成配置或者运行命令。

Inventory

Ansible 如何知道要连接到哪一个节点,以及如何连接到这个节点?对于静态的网络实体,例如网络交换机或物理服务器,Ansible 使用一种称为 inventory 的文件。典型情况下,inventory 文件放在定义好的位置: /etc/ansible/hosts。但是你可以改变这个位置通过使用-i选项指定存放路径,或者借助 ansible.cfg 配置文件。

vx ansible_host=192.168.121.154                   
eos ansible_host=192.168.121.109                  
server01 ansible_host=192.168.121.86              
server02 ansible_host=192.168.121.82              [servers]                                         
server01
server02[cumulus]                                         
vx[arista]                                          
eos[linux:children]                                  
cumulus
linux[routers:children]                                
vx
eos[all:vars]                                        
ansible_port=22
ansible_user="vagrant"
ansible_ssh_private_key_file="/vagrant/machines/private_key"[arista:vars]
ansible_network_os: "eos"

1)这个文件表明有四个设备: vx、eos、server01和 server02。每个条目占用一行显示了如何连接此设备的相关信息。

2)此inventory 文件还包含了与这四个设备相关联的不同分组。比如,servers 分组包含 server01 和 server02。有一个预定义的分组“all”包含了所有的节点。

3)分组还可以包含其他分组,避免主机被用于多个分组时,一遍遍的重复输入主机名。比如,linux分组包含了 cumulus 路由器和 servers。inventory 文件也允许你指定用于每个分组的变量。

4)虽然最好将变量放在其他文件里,但是你也可以在 inventory 文件里定义一些与分组或者主机相关的变量。比如,a11 分组包含了所有列出的节点,该分组在[all:vars]下定义了一组变量。这组变量显示了用于登录所有节点的用户名是vagrant

Playbooks

Ansible 的第二个主要部分是通过执行明确定义的工作流来执行明确定义的任务。这就涉及编写 playbooks。Ansible 包括一些顺序执行的任务或play。

下面是一个名为show-version.yml的 playbook 的例子,演示了如何获取节点的版本。

- name: get version for non-linux devices  #代表一个play,用于与一个play相关联的所有任务进行分组hosts: eos      # 与此play相关的一系列主机列表                                       gather_facts: noconnection: network_clitasks:      # 与此play关联的任务                                 - name: show version   # 与每一个任务关联的名字                       cli_command:commands: show versionregister: showver- debug: var=showver['stdout_lines']- name: get version for linux devices             hosts: linux                                    gather_facts: notasks:                                          - name: show version                          command: hostnamectlregister: showver- debug: var=showver['stdout_lines']

与 Linux 设备相比,Ansible 有不同的网络设备模型,因为传统的网络设备经常不提供对 Python 的支持。在 Linux 主机上,Ansible 将某个任务对应的 Python 模板推送到远端设备上,并在此设备上执行此脚本文件。比如,模板在每一个远端设备上独立地进行渲染,并且这种渲染可以并行执行。在传统网络设备上,Ansible 假设Python 代码无法在远端节点上执行,所以 Ansible 先在本地执行那些为它正在操作的每个远端节点准备的 Python 代码,接下来再将生成的配置输出推送到远端设备上。Cumulus Linux 和 SoNIC 之类的网络操作系统可以视为 Linux 服务器,但是大多数其他网络设备 (包括 Arista 和 Cisco) 则不能。这些差异会对性能产生影响。

临时命令

使Playbooks结构化

推荐的Ansible目录结构

ansible.cfg                                       # 1
group_vars/                                       # 2routers.ymleos.ymlserver.yml
host_vars/                                        # 3vx.ymleos.yml..server02.yml
inventory
roles/                                            # 4common/tasks/main.ymlhandlers/vars/files/templates/routers/tasks/main.ymlhandlers/vars/files/templates/servers/...
site.yml

根据 Ansible 的文档,“roles 是基于已知文件系统结构自动加载特定变量文件、任务以及句柄的方法。按照roles 对文件内容进行分组还会使得与其他用户共享 roles变容易。” 在前述的示例结构中,我们会看到以下信息:
1)ansible.cfg 列出了与此目录下的文件相关的 Ansible 配置。比如,我通常在ansible.cfg 进行设置包含正在运行的 Vagrant 虚拟机所用的 inventory 文件。

2)此目录包含了与每个分组相关的变量。我们已经在 inventory 文件里定义了linux,routers,arista 等分组。

3)此目录包含了与每个主机相关的变量。所以,你能够设置与分组相关的变量也能设置与主机相关的变量。如果在分组相关的变量文件中和主机相关的变量文件中定义了同样的变量,那么主机相关的变量具有优先权,会覆盖分组相关的变量。

4)在 Ansible 中,roles 提供与函数一样的功能。正如函数包含自己的变量,role 包含特定于该 role 所执行的功能相关的信息。比如,如果你有一个 role 用来设置所有节点的 BGP 配置,你可以在 role 的 template 目录下将此配置文件定义为一个模板文件。template 目录下的文件和 files 目录下的文件的区别在于,template目录下的文件输出是通过 Jinja2 传递,而 files 目录下的文件输出是会照原样复制。对于 files 目录的文件的例子就是 FRR的 daemons 文件,FRR需要使用此文件列出需要启动的路由后台程序,例如 bgpd。你可以将此文件一直放在与配置 BGP 相关联的 files 目录下。

  • 代码和数据分离。使用 host vars 和 group vars 是合理的,并且随着经验逐渐丰富,你也要做好准备逐渐脱离较简单的模型。
  • 使用 Ansible 的 include 选项将 playbook 分解成简单的可重用的功能单元。当你使用 Ansible 更熟练时,可以逐步将 include 文件转换成 roles。

这篇关于《Cloud Native Data Center Networking》(云原生数据中心网络设计)读书笔记 -- 08网络自动化的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1117173

相关文章

不懂推荐算法也能设计推荐系统

本文以商业化应用推荐为例,告诉我们不懂推荐算法的产品,也能从产品侧出发, 设计出一款不错的推荐系统。 相信很多新手产品,看到算法二字,多是懵圈的。 什么排序算法、最短路径等都是相对传统的算法(注:传统是指科班出身的产品都会接触过)。但对于推荐算法,多数产品对着网上搜到的资源,都会无从下手。特别当某些推荐算法 和 “AI”扯上关系后,更是加大了理解的难度。 但,不了解推荐算法,就无法做推荐系

【前端学习】AntV G6-08 深入图形与图形分组、自定义节点、节点动画(下)

【课程链接】 AntV G6:深入图形与图形分组、自定义节点、节点动画(下)_哔哩哔哩_bilibili 本章十吾老师讲解了一个复杂的自定义节点中,应该怎样去计算和绘制图形,如何给一个图形制作不间断的动画,以及在鼠标事件之后产生动画。(有点难,需要好好理解) <!DOCTYPE html><html><head><meta charset="UTF-8"><title>06

Linux 网络编程 --- 应用层

一、自定义协议和序列化反序列化 代码: 序列化反序列化实现网络版本计算器 二、HTTP协议 1、谈两个简单的预备知识 https://www.baidu.com/ --- 域名 --- 域名解析 --- IP地址 http的端口号为80端口,https的端口号为443 url为统一资源定位符。CSDNhttps://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor

poj 1287 Networking(prim or kruscal最小生成树)

题意给你点与点间距离,求最小生成树。 注意点是,两点之间可能有不同的路,输入的时候选择最小的,和之前有道最短路WA的题目类似。 prim代码: #include<stdio.h>const int MaxN = 51;const int INF = 0x3f3f3f3f;int g[MaxN][MaxN];int P;int prim(){bool vis[MaxN];

ASIO网络调试助手之一:简介

多年前,写过几篇《Boost.Asio C++网络编程》的学习文章,一直没机会实践。最近项目中用到了Asio,于是抽空写了个网络调试助手。 开发环境: Win10 Qt5.12.6 + Asio(standalone) + spdlog 支持协议: UDP + TCP Client + TCP Server 独立的Asio(http://www.think-async.com)只包含了头文件,不依

90、k8s之secret+configMap

一、secret配置管理 配置管理: 加密配置:保存密码,token,其他敏感信息的k8s资源 应用配置:我们需要定制化的给应用进行配置,我们需要把定制好的配置文件同步到pod当中容器 1.1、加密配置: secret: [root@master01 ~]# kubectl get secrets ##查看加密配置[root@master01 ~]# kubectl get se

怎么让1台电脑共享给7人同时流畅设计

在当今的创意设计与数字内容生产领域,图形工作站以其强大的计算能力、专业的图形处理能力和稳定的系统性能,成为了众多设计师、动画师、视频编辑师等创意工作者的必备工具。 设计团队面临资源有限,比如只有一台高性能电脑时,如何高效地让七人同时流畅地进行设计工作,便成为了一个亟待解决的问题。 一、硬件升级与配置 1.高性能处理器(CPU):选择多核、高线程的处理器,例如Intel的至强系列或AMD的Ry

poj 3181 网络流,建图。

题意: 农夫约翰为他的牛准备了F种食物和D种饮料。 每头牛都有各自喜欢的食物和饮料,而每种食物和饮料都只能分配给一头牛。 问最多能有多少头牛可以同时得到喜欢的食物和饮料。 解析: 由于要同时得到喜欢的食物和饮料,所以网络流建图的时候要把牛拆点了。 如下建图: s -> 食物 -> 牛1 -> 牛2 -> 饮料 -> t 所以分配一下点: s  =  0, 牛1= 1~

poj 3068 有流量限制的最小费用网络流

题意: m条有向边连接了n个仓库,每条边都有一定费用。 将两种危险品从0运到n-1,除了起点和终点外,危险品不能放在一起,也不能走相同的路径。 求最小的费用是多少。 解析: 抽象出一个源点s一个汇点t,源点与0相连,费用为0,容量为2。 汇点与n - 1相连,费用为0,容量为2。 每条边之间也相连,费用为每条边的费用,容量为1。 建图完毕之后,求一条流量为2的最小费用流就行了

poj 2112 网络流+二分

题意: k台挤奶机,c头牛,每台挤奶机可以挤m头牛。 现在给出每只牛到挤奶机的距离矩阵,求最小化牛的最大路程。 解析: 最大值最小化,最小值最大化,用二分来做。 先求出两点之间的最短距离。 然后二分匹配牛到挤奶机的最大路程,匹配中的判断是在这个最大路程下,是否牛的数量达到c只。 如何求牛的数量呢,用网络流来做。 从源点到牛引一条容量为1的边,然后挤奶机到汇点引一条容量为m的边