一.概述
neutron dhcp為租戶網絡提供DHCP服務，即IP地址動態分配，另外還會提供metadata請求服務。
3個主要的部件：
DHCP agent scheduler：負責DHCP agent與network的調度
DHCP agent：為租戶網絡提供DHCP的功能，提供metadata request服務。
DHCP driver：即dnsmasq，用於管理DHCP server。
二.REST API
neutron dhcp提供2類REST API接口，這兩類API都是extension API。
一種是 Agent Management Extension API：
另一種是agent調度：
三.總體架構
根據整個dhcp處理的流程，dhcp模塊主要由Neutron api、core plugin（如linux bridge plugin，ovs plugin等）、dhcp agent scheduler、dhcp agent、dhcp driver（dnsmasq）構成。
架構圖如下：
對應架構圖中數字，有以下幾個接口：
1.network/subnet/port的操作
2.agent management/agent scheduler的操作
3.network/subnet/port操作會發送rpc請求到dhcp agent。
4.agentscheduler db發送rpc請求到dhcp agent。
5.dhcp agent通過DhcpPluginApi發送rpc請求到core plugin，操作相應的數據庫。
6.dhcp agent調用dhcp driver進行dhcp相關操作。
四.代碼分析
neutron-dhcp-agent的入口為neutron.agent.dhcp_agent:main，跟l3-agent的啟動方式是類似的，都是以Service啟動；Manager類為DhcpAgentWithStateReport，匯報DHCPAgent的狀態。
def main(): register_options() common_config.init(sys.argv[1:]) config.setup_logging(cfg.CONF) server = neutron_service.Service.create( binary='neutron-dhcp-agent', topic=topics.DHCP_AGENT, report_interval=cfg.CONF.AGENT.report_interval, manager='neutron.agent.dhcp_agent.DhcpAgentWithStateReport') service.launch(server).wait()
DhcpAgentWithStateReport繼承自DhcpAgent，用於匯報DHCPAgent的狀態
if report_interval: self.heartbeat = loopingcall.FixedIntervalLoopingCall( self._report_state) self.heartbeat.start(interval=report_interval)
_report_state就是從self.cache中取出當前狀態，然后構造一個report_state的message發到q-plugin topic的消息隊列上。
下面看下DhcpAgent初始化過程：
def __init__(self, host=None): super(DhcpAgent, self).__init__(host=host) self.needs_resync_reasons = [] self.conf = cfg.CONF # Agent cache of the current network state self.cache = NetworkCache() self.root_helper = config.get_root_helper(self.conf) # dhcp_driver currently is neutron.agent.linux.dhcp.Dnsmasq self.dhcp_driver_cls = importutils.import_class(self.conf.dhcp_driver) ctx = context.get_admin_context_without_session() # init plugin rpc self.plugin_rpc = DhcpPluginApi(topics.PLUGIN, # topic is q-plugin，提供DHCP相關的創建、查詢、更新、刪除接口 ctx, self.conf.use_namespaces) # create dhcp dir to store dhcp info: /var/lib/neutron/dhcp/ # these files are used for Dnsmasq dhcp_dir = os.path.dirname("/%s/dhcp/" % self.conf.state_path) if not os.path.isdir(dhcp_dir): os.makedirs(dhcp_dir, 0o755) self.dhcp_version = self.dhcp_driver_cls.check_version() # query existing_dhcp_networks from driver and then save them into self.cache self._populate_networks_cache()
DhcpPluginApi創建了topic為q-plugin的處理方法，dhcp-agent外部可以通過DhcpAgentNotifyAPI來調用這些接口:
class DhcpAgentNotifyAPI(n_rpc.RpcProxy): """API for plugin to notify DHCP agent.""" BASE_RPC_API_VERSION = '1.0' # It seems dhcp agent does not support bulk operation VALID_RESOURCES = ['network', 'subnet', 'port'] VALID_METHOD_NAMES = ['network.create.end', 'network.update.end', 'network.delete.end', 'subnet.create.end', 'subnet.update.end', 'subnet.delete.end', 'port.create.end', 'port.update.end', 'port.delete.end']
neutron.agent.linux.dhcp.Dnsmasq
DhcpAgent通過self.dhcp_driver_cls = importutils.import_class(self.conf.dhcp_driver)注冊了Dnsmasq這個Driver，並在需要的時候調用driver的相應接口:
def call_driver(self, action, network, **action_kwargs): """Invoke an action on a DHCP driver instance.""" LOG.debug(_('Calling driver for network: %(net)s action: %(action)s'), {'net': network.id, 'action': action}) try: # the Driver expects something that is duck typed similar to # the base models. driver = self.dhcp_driver_cls(self.conf, network, self.root_helper, self.dhcp_version, self.plugin_rpc) getattr(driver, action)(**action_kwargs) return True
Dnsmasq會通過/var/lib/neutron/dhcp/目錄下的配置文件啟動dnsmasq進程，在DHCP更新的時候，更新這些配置文件並reload配置。
dnsmasq --no-hosts --no-resolv --strict-order --bind-interfaces --interface=tap746570b9-2b --except-interface=lo --pid-file=/var/lib/quantum/dhcp/3e16cd2f-c693-49b4-91a7-2a65912ec152/pid --dhcp-hostsfile=/var/lib/quantum/dhcp/3e16cd2f-c693-49b4-91a7-2a65912ec152/host --dhcp-optsfile=/var/lib/quantum/dhcp/3e16cd2f-c693-49b4-91a7-2a65912ec152/opts --dhcp-script=/usr/bin/quantum-dhcp-agent-dnsmasq-lease-update --leasefile-ro --dhcp-range=set:tag0,12.0.0.192,static,120s --conf-file= --domain=openstacklocal --bind-interfaces --interface=tap746570b9-2b
主要選項：
--except-interface=lo 使多個dnsmasq實例可以同時運行在同一台主機上並監聽不同的interface --dhcp-hostsfile=/var/lib/quantum/dhcp/3e16cd2f-c693-49b4-91a7-2a65912ec152/host 讀取IP與虛擬機的靜態映射關系，該文件改變后dnsmasq會自動重新加載，不需要重啟 --dhcp-optsfile=/var/lib/quantum/dhcp/3e16cd2f-c693-49b4-91a7-2a65912ec152/opts 指定DNS服務器地址等選項 --dhcp-script=/usr/bin/quantum-dhcp-agent-dnsmasq-lease-update --leasefile-ro lease信息更新與通知 --dhcp-range=set:tag0,12.0.0.192,static,120s 重點在於static參數，該參數限制dnsmasq只能為dhcp-hostsfile包含的主機提供DHCP服務
既然Dnsmasq是根據/var/lib/neutron/dhcp/目錄下的配置文件啟動的，那么這些配置文件是如何創建和更新的呢？
（1）創建過程
dhcp agent在收到network_create_end后，會啟動一個dhcp（dnsmasq）進程服務這個新網絡。
（2）更新過程
- port_update_end
- port_delete_end
- subnet_update_end
- subnet_delete_end
上面這些通知消息在neturon rest API的前端實現中發出，具體代碼在neutron.api.v2.base.py中
#Controller notifier_method = self._resource + '.create.end' notifier_method = self._resource + '.delete.end' notifier_method = self._resource + '.update.end'
可以看到針對每種resource(network, subnet, port)，都會有相應的消息發出。dhcp agent根據這些消息來決定何時重新加載dnsmasp配置文件。
dhcp agent scheduler
通過dhcp agent scheduler,系統中可以部署多個dhcp agent：
1）增加可用性(HA, high availability)，避免單點失敗(SOF, single point of failure)
2）增加性能，多個dhcp agent可以安裝在多台機器上，同時服務。
如何調度dhcp agent
調度算法通過network_scheduler_driver配置，默認是neutron.scheduler.dhcp_agent_scheduler.ChanceScheduler
class ChanceScheduler(object):
"""Allocate a DHCP agent for a network in a random way.
More sophisticated scheduler (similar to filter scheduler in nova?)
can be introduced later.
"""
可以看出，這個實現采用了隨機分配算法。
如何調用dhcp agent scheduler
通過neutron.api.rpc.agentnotifiers.dhcp_rpc_agent_api.py中
def notify(self, context, data, method_name): 發送消息時，會調用
self._notify_agents，有代碼
schedule_required = method == 'port_create_end'
if schedule_required:
agents = self._schedule_network(admin_ctx, network, agents)
可以看到當系統中有新的port創建后，會調用dhcp agent scheduler分配dhcp agent。
dhcp服務的啟動
def after_start(self): self.run() LOG.info(_("DHCP agent started")) def run(self): """Activate the DHCP agent.""" # 根據系統中的網絡配置，啟動dhcp服務器進程(dnsmasq)。 # sync_state()在dhcp agent啟動后運行一次。 self.sync_state() # 周期性調用sync_state() # dhcp agent會緩存一些網路的信息，通過該任務和neutron同步網絡信息，更新本地緩存。 self.periodic_resync()
neutron的各種插件實現(core plugin or service plugin)都繼承於db包下的對象，這些object實現了對相應資源數據模型的操作。
五.類圖
六.數據庫
DHCP agent的信息會存放在neutron數據庫的agents表中：
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mysql> desc agents;
+---------------------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+---------------------+---------------+------+-----+---------+-------+
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id
| varchar(36) | NO | PRI | NULL | |
| agent_type | varchar(255) | NO | | NULL | |
| binary | varchar(255) | NO | | NULL | |
| topic | varchar(255) | NO | | NULL | |
| host | varchar(255) | NO | | NULL | |
| admin_state_up | tinyint(1) | NO | | NULL | |
| created_at | datetime | NO | | NULL | |
| started_at | datetime | NO | | NULL | |
| heartbeat_timestamp | datetime | NO | | NULL | |
| description | varchar(255) | YES | | NULL | |
| configurations | varchar(4095) | NO | | NULL | |
+---------------------+---------------+------+-----+---------+-------+
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DHCP agent和network綁定關系存儲在networkdhcpagentbindings中：
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mysql> desc networkdhcpagentbindings;
+---------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+---------------+-------------+------+-----+---------+-------+
| network_id | varchar(36) | NO | PRI | NULL | |
| dhcp_agent_id | varchar(36) | NO | PRI | NULL | |
+---------------+-------------+------+-----+---------+-------+
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agents和networkdhcpagentbindings通過dhcp agent id建立引用關系。
網絡，子網和端口信息分別存儲在數據庫的networks,subnets和ports表中。dhcp agent需要獲取這些信息生成dnsmasq的配置信息，並將這些信息存儲在/var/lib/neutron/dhcp/目錄下。 當neutron-server有需要添加/修改/刪除dhcp相關配置時，會將消息發送到隊列dhcp_agent.hostname或dhcp_agent_fanout_id，dhcp agent收到消息后進行相應dhcp的配置。
參考：
http://squarey.me/cloud-virtualization/neutron-dhcp-analyse.html
http://blog.csdn.net/matt_mao/article/details/19552381
http://blog.csdn.net/anyaas/article/details/17322085