云网络中负载均衡如何访问后端vm这是一个非常深入且贴近生产实践的问题，涉及 OpenStack、Nginx 负载均衡、U

这是一个非常深入且贴近生产实践的问题，涉及 OpenStack、Nginx 负载均衡、Underlay 网络、虚拟机后端 的集成架构。

我们来详细解析：在 OpenStack 中如何使用 Nginx 实现云负载均衡，特别是当流量是 Underlay（物理网络） ，后端是 虚拟机（VM） 的场景。

一、核心问题澄清

你提到：

“使用 Nginx 实现云负载均衡，后端的实服务器是虚拟机，进入云的流量是 Underlay”

这其实描述了两种可能的架构模式：

Nginx 部署在物理机（Underlay 网络）上，代理访问 OpenStack 内的虚拟机
Nginx 部署在 OpenStack 内（作为 VM 或容器），但处理来自 Underlay 的流量

我们重点分析 第一种更典型的生产架构：
👉 Nginx 部署在物理机（Underlay）上，作为外部流量入口，负载均衡到 OpenStack 内的虚拟机（VM）

✅ 二、整体架构图（文字描述）

text
深色版本
+---------------------+
|     外部客户端       |
+----------+----------+
           |
           | 流量进入 Underlay 网络
           ↓
+----------v----------+     +-------------------------+
|  Nginx LB (物理机)   |<--->| OpenStack Neutron 网络   |
|  - VIP: 10.1.1.100   |     |  - 租户网络（VXLAN/GRE） |
|  - 监听 80/443       |     |  - 虚拟机 VM1, VM2, VM3  |
+----------+----------+     +------------+--------------+
           |                              |
           | 通过物理网络可达              | 通过隧道（VXLAN）封装
           ↓                              ↓
     Underlay 网络                  Overlay 网络（租户隔离）

✅ 三、关键组件说明

组件	说明
Nginx LB（物理机）	部署在物理服务器上，直接接入数据中心 Underlay 网络（如 10.1.1.0/24）
VIP（Virtual IP）	Nginx 绑定的公网或内网 IP，如 `10.1.1.100`，对外提供服务
OpenStack Neutron	负责虚拟网络管理，支持 VXLAN/GRE 隧道实现租户隔离
VM（后端服务器）	运行在 OpenStack 中的虚拟机，如 Web 服务器，IP 为 `192.168.1.10`
Underlay 网络	物理网络（L3），Nginx 所在的网络平面
Overlay 网络	虚拟网络（L2 over L3），VM 之间的通信网络

✅ 四、实现难点：Nginx 如何访问 OpenStack 内的 VM？

Nginx 在物理机（Underlay），VM 在虚拟网络（Overlay），默认不可达。

🔹 解决方案：让 Nginx 能访问 VM 的网络

非常关键的补充：租户网络是 VXLAN 网络。

这意味着 OpenStack 使用 Overlay 网络 实现租户隔离，虚拟机（VM）运行在 VXLAN 隧道封装的逻辑网络中，其 IP 地址对 Underlay 网络不可见。

我们现在聚焦于：

如何让部署在 Underlay 物理网络上的 Nginx 负载均衡器，访问位于 VXLAN Overlay 网络中的租户虚拟机？

✅ 一、核心挑战

问题	说明
❌ 网络不可达	Nginx 在物理网络（如 `10.1.1.0/24`），VM 在 VXLAN 虚拟网络（如 `192.168.1.0/24`），默认无法通信
❌ 封装隔离	VXLAN 是 L2 over L3，数据包被封装在 UDP 中，物理机无法直接解封装
❌ ARP 不可达	Nginx 发 ARP 请求，VM 不会响应（不在同一广播域）

🔹 Nginx 无法像访问普通服务器一样直接 proxy_pass 到 192.168.1.10

✅ 二、解决方案（基于 VXLAN 租户网络）

以下是 在租户为 VXLAN 网络的前提下，让 Nginx（Underlay）访问 VM 的可行方案。

✅ 方案 1：Nginx 物理机接入 VXLAN 网络（推荐，高性能）

让物理机“加入”VXLAN 网络，成为 VXLAN 的 端点（VTEP）

🔹 实现原理：

在 Nginx 物理机上创建 VXLAN 接口
配置 VXLAN 隧道到 OpenStack 的 VXLAN 网关（通常是计算节点或网络节点）
将租户网络 IP 分配给 Nginx 物理机

🔧 配置示例：

bash
深色版本
# 假设 VXLAN VNI=100，租户网络 192.168.1.0/24
# 网络节点 IP: 10.1.1.10（VTEP IP）

# 创建 VXLAN 接口
ip link add vxlan0 type vxlan id 100 \
    dev eth0 \
    dstport 4789 \
    remote 10.1.1.10  # 指向网络节点或任意计算节点

# 配置 IP
ip addr add 192.168.1.100/24 dev vxlan0
ip link set vxlan0 up

# 添加 ARP 静态条目（可选）
arp -s 192.168.1.10 aa:bb:cc:dd:ee:ff

📌 说明：

dstport 4789：VXLAN 标准端口
remote 10.1.1.10：指向 OpenStack 网络节点或计算节点 IP
192.168.1.100：Nginx 在租户网络中的 IP

✅ Nginx 配置：

nginx
深色版本
upstream backend {
    server 192.168.1.10;  # VM1（租户网络 IP）
    server 192.168.1.11;  # VM2
}

server {
    listen 80;
    location / {
        proxy_pass http://backend;
    }
}

✅ 效果：Nginx 和 VM 在同一 VXLAN 网络，可直接通信

✅ 优点：

高性能，无 NAT 开销
路径最短，延迟低
支持双向通信

⚠️ 要求：

网络节点或计算节点需支持 VXLAN 外部访问
防火墙开放 UDP 4789
需要与 OpenStack 网络团队协作

✅ 方案 2：使用 Floating IP + SNAT/DNAT（最常见）

让每个后端 VM 绑定一个 Floating IP（来自 Underlay 网段）

🔹 实现流程：

OpenStack Neutron 为 VM 分配 Floating IP（如 10.1.1.201）
网络节点通过 iptables DNAT 将 10.1.1.201:80 → 192.168.1.10:80
Nginx 配置 upstream 为 Floating IPs

nginx
深色版本
upstream backend {
    server 10.1.1.201;  # VM1 的 Floating IP
    server 10.1.1.202;  # VM2 的 Floating IP
}

🌐 流量路径：

text
深色版本
Nginx → 10.1.1.201:80
        ↓
网络节点（DNAT）→ 192.168.1.10:80（VXLAN 封装）
        ↓
VM1 处理请求，响应返回网络节点 → SNAT 回 10.1.1.201 → Nginx

✅ 优点：

简单，无需修改物理网络
OpenStack 原生支持

⚠️ 缺点：

每个 VM 需要一个公网 IP（成本高）
流量路径长（必须经过网络节点）
NAT 可能成为瓶颈

✅ 方案 3：使用 OpenStack Octavia（云原生 LBaaS）

不使用外部 Nginx，而是使用 OpenStack 原生的 Octavia，其后端使用 Nginx 实现。

🔹 架构：

Octavia 控制面创建 VIP（在 Underlay 网络，如 10.1.1.100）
Octavia 调度一个 Nginx Amphora 虚拟机（运行在租户 VXLAN 网络中）
Amphora Nginx 转发到后端 VM

text
深色版本
外部流量 → VIP 10.1.1.100（网络节点路由）
           ↓
     Nginx Amphora VM（192.168.1.100，在 VXLAN 中）
           ↓
       后端 VM1, VM2（192.168.1.10/11）

✅ 优点：

完全云原生，自动扩缩容
高可用（Amphora HA）
无需外部物理机介入

⚠️ 缺点：

性能受限于 VM 和 VXLAN 封装
运维复杂度高

✅ 方案 4：使用物理网络网关（External Gateway）

在网络节点上配置 静态路由 或 策略路由，让特定 Underlay IP 段能访问 VXLAN 内部。

🔹 实现：

在网络节点上添加路由：

bash
深色版本
ip route add 192.168.1.0/24 via 10.1.1.200 dev eth0

10.1.1.200 是 Nginx 的 IP
网络节点作为 VXLAN 网关，解封装后转发

✅ 但需确保 Nginx 能响应 ARP，且 OpenStack 允许外部访问

✅ 三、关键配置细节（以方案 1 为例）

1. VXLAN 隧道建立

确保 Nginx 物理机与 OpenStack 网络节点之间 UDP 4789 互通
VXLAN ID（VNI）必须与租户网络一致

2. ARP 解析

VXLAN 是 L2 广播，但物理机无法参与
可配置 静态 ARP 或使用 ARP 代理

bash
深色版本
arp -s 192.168.1.10 <VM-MAC>

3. MTU 问题

VXLAN 封装增加 50 字节头
物理网络 MTU 应 ≥ 1550
Nginx 物理机 VXLAN 接口 MTU 设置为 1450

bash
深色版本
ip link set vxlan0 mtu 1450

4. 安全组（Security Group）

确保 OpenStack 安全组允许来自 192.168.1.100（Nginx）的流量
方向：Ingress, Port: 80, Source: 192.168.1.100/32

✅ 四、总结：在 VXLAN 租户网络下，Nginx 实现负载均衡的方式

方案	是否推荐	说明
✅ Nginx 接入 VXLAN（VTEP）	⭐ 强烈推荐	高性能，直接通信，适合 NFV
✅ 使用 Floating IP	✅ 推荐	简单，原生支持，但成本高
✅ 使用 Octavia + Nginx Amphora	✅ 推荐	云原生，自动化，适合大规模
❌ 直接 proxy_pass 私网 IP	❌ 不可能	VXLAN 隔离，无法路由

✅ 最终建议

如果你有权限修改网络配置，优先选择：

🎯 方案 1：Nginx 物理机作为 VXLAN 端点接入租户网络

性能最优
路径最短
支持大规模流量

如果你只能使用标准 OpenStack 功能，选择：

🎯 方案 2：Floating IP + Nginx

简单可靠
无需网络改造

如果你希望完全云原生，选择：

🎯 方案 3：Octavia

自动化、弹性、高可用

📌 记住：在 VXLAN 租户网络中，外部设备必须通过“隧道接入”或“NAT 映射”才能访问内部 VM，这是 Overlay 网络的本质。