「HOMELAB/ARCHITECTURE」- 家庭实验室架构(version 2.0):引入动态路由协议,简化网络配置

问题描述

路由条目配置繁琐

在 version 1.0 中,我们面临如下问题:

1)随着终端设备的增加、网段数量的增加,我们需要配置更多的路由条目。在多个终端网络的场景中,针对每个终端网络,我们需要配置 N*(N-1)/2 条路由;

2)同时,为了保证路由条目能够正常工作,需要提前规划 L2TP LAC 分配到的网络地址,然后配置终端网络的网关使用固定地址接入。如果终端网络的网关设备每次分配到不同的地址,则需要修改静态路由配置;

解决方案

在新版本中,我们需要解决繁琐的配置问题:(1)LAC 不需要关心 LNS 分配的地址;(2)也不需要手工配置路由来实现互通;

针对上述需求,能够通过 OSPF 动态路由协议实现。当 LAC 接入并分配到地址之后,各个网络终端的 OSPF 通告对应的网段,实现快速网络互通;

虽然需要静态路由,但也不影响使用。而在思考改进该缺点的时候,我们得到创建分布式的低廉数据中心的灵感;

# 04/24/2022 我们的目标很简单:利用当前公网架构,将分散在各地理位置的资源集结到一起,形成大型逻辑网络。于是便产生如下拓扑(相关的技术细节不再赘述,该图已披露出关键的技术要点)

原理简述

组成部分

即 Homelab 的组成部分;

我们的 Homelab 包含 5 个部分:
1)数据中心及其网络(DC-HIVE):指我们家中的小型数据机房,其中运行各种设备及服务,用于为给其他环境提供服务;
2)便携电脑及其网络(DC-LAPTOP):指我们笔记本(工作环境),需要接入到 DC-HIVE 中来访问相关服务;
3)云服务器及其网络(DC-CLOUD):指云服务器环境(运行部分对外公开的应用服务),需要接入到 DC-HIVE 中来访问相关服务;
4)家庭办公及其网络(DC-HOME):指我们家中网络,提供终端(笔记本、手机)接入,需要接入到 DC-HIVE 中来访问相关服务;
5)其他环境及其网络(DC-XXXXX):指其他的网络环境,比如我们办公室的办公电脑,如果想要访问 DC-HIVE 服务,也需要接入;

网络结构

通过 L2TP 协议,终端数据中心接入相同网络;
通过 OSPF 协议,完成通告 LAN / L2TP 路由,实现各个终端网络环境的快速互通;

针对家中数据中心,出口设备为 Huawei AR 1220E-S 企业路由器,所以也具备 OSPF + L2TP 功能;
针对笔记本的网关,运行 pfSense 防火墙,所以能够运行 OSPF 协议,并其携带 L2TP LAC 服务;

计算服务

针对家里服务器,其运行 PVE 环境,来提供虚拟化,并运行各种测试环境;

存储服务

在家庭网络中,通过 OpenMediaVault 服务,来提供 NFS 存储,作为 Guest 的存储服务;

注 1:在家庭网络中,PVE Cluster 运行 Synology 虚拟机,来提供存储服务,但是仅仅作为业务使用,不作为 Guest 的存储服务;
注 2:鉴于存储硬件性能较差,无法直接使用 PVE 超融合中提供的 Ceph 存储,所以才部署了独立的存储服务;

特性特征

网络三层互通:通过 OSPF 协议,来通告路由;