Linux下安装并使用NMState网络管理器

NMState 是一个网络管理器，允许你按照声明式方法配置主机。这意味着你通过一个北向的声明式 API 定义所需的配置状态，这个工具通过南向的提供者provider应用配置。

目前 NMState 支持的唯一的提供者是 NetworkManager，它是为 Fedora Linux 提供网络功能的主要服务。不过，NMState 的开发计划中将逐渐增加其他提供者。

关于 NMState 的进一步信息，请访问其项目站点或 GitHub 仓库。

配置方法：命令式与声明式

网络管理有时候是一项非常复杂的任务，这取决于环境的规模和多样性。在 IT 的早期，网络管理依赖于网络管理员在网络设备上手动执行命令。如今，基础设施即代码Infrastructure as Code（IaC）允许以不同的方式将这些任务自动化。z这基本上有两种方法：命令式或声明式。

在命令式方法中，你会定义“如何”达到所需的配置状态。而在声明式范式里则定义了“什么”是所需的配置状态，所以它不确定哪些步骤是必需的，也不确定它们必须以何种顺序执行。这种方法目前正在聚集更多的人员参与，你可以在目前使用的大多数管理和编排工具上找到它。

NMState：一个声明式的工具

目前 NMState 支持的唯一的提供者是 NetworkManager，它是为 Fedora Linux 提供网络功能的主要服务。不过，NMState 的开发计划中将逐渐增加其他提供者。

关于 NMState 的进一步信息，请访问其项目站点或 GitHub 仓库。

安装

NMState 在 Fedora Linux 29+ 上可用，需要在系统上安装并运行 NetworkManager 1.26 或更高版本。下面是在 Fedora Linux 34 上的安装情况：

$ sudo dnf -y install nmstate
...
输出节略
...
Installed:
 NetworkManager-config-server-1:1.30.4-1.fc34.noarch      gobject-introspection-1.68.0-3.fc34.x86_64      nispor-1.0.1-2.fc34.x86_64              nmstate-1.0.3-2.fc34.noarch
 python3-gobject-base-3.40.1-1.fc34.x86_64                python3-libnmstate-1.0.3-2.fc34.noarch          python3-nispor-1.0.1-2.fc34.noarch      python3-varlink-30.3.1-2.fc34.noarch
Complete!

这样，你可以使用 nmstatectl 作为 NMState 的命令行工具。请参考 nmstatectl -help 或 man nmstatectl 以了解关于这个工具的进一步信息。

使用 NMstate

首先要检查系统中安装的 NMState 版本：

$ nmstatectl version1.0.3

检查一个网络接口的当前配置，例如 eth0 的配置：

$ nmstatectl show eth0
2021-06-29 10:28:21,530 root         DEBUG    NetworkManager version 1.30.4
2021-06-29 10:28:21,531 root         DEBUG    Async action: Retrieve applied config: ethernet eth0 started
2021-06-29 10:28:21,531 root         DEBUG    Async action: Retrieve applied config: ethernet eth1 started
2021-06-29 10:28:21,532 root         DEBUG    Async action: Retrieve applied config: ethernet eth0 finished
2021-06-29 10:28:21,533 root         DEBUG    Async action: Retrieve applied config: ethernet eth1 finished
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 100
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 100
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 100
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth0
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.238
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: true
 ipv6:
   enabled: true
   address:
   - ip: fe80::c3c9:c4f9:75b1:a570
     prefix-length: 64
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   autoconf: true
   dhcp: true
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:91:E4:4E
 mtu: 1500

正如你在上面看到的，这个网络配置显示了四个主要部分：

dns-resolver：这部分是这个接口的名字服务器配置。
route-rules：它说明了路由规则。
routes：它包括动态和静态路由。
interfaces：这部分描述了 ipv4 和 ipv6 设置。

修改配置

你可以在两种模式下修改所需的配置状态：

交互式：通过
nmstatectl edit 编辑接口配置。这个命令调用环境变量
EDITOR 定义的文本编辑器，因此可以用 yaml 格式编辑网络状态。完成编辑后，NMState 将应用新的网络配置，除非有语法错误。
基于文件的：使用
nmstatectl apply 应用接口配置，它从先前创建的 yaml 或 json 文件中导入一个所需的配置状态。

下面几节告诉你如何使用 NMState 来改变网络配置。这些改变可能会对系统造成破坏，所以建议在测试系统或客户虚拟机上执行这些任务，直到你对 NMState 有更好的理解。

这里使用的测试系统有两个以太网接口，eth0 和 eth1：

$ ip -br -4 alo               UNKNOWN        127.0.0.1/8eth0             UP             192.168.122.238/24eth1             UP             192.168.122.108/24

互动配置模式的例子

使用 nmstatectl edit 命令将 eth0 接口的 MTU 改为 9000 字节，如下所示：

$ sudo nmstatectl edit eth0
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 100
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 100
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 100
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth0
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth0
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.123
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: true
 ipv6:
   enabled: true
   address:
   - ip: fe80::c3c9:c4f9:75b1:a570
     prefix-length: 64
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   autoconf: true
   dhcp: true
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:91:E4:4E
 mtu: 9000

在保存并退出编辑器后，NMState 应用新的网络期望状态：

2021-06-29 11:29:05,726 root         DEBUG    Nmstate version: 1.0.3
2021-06-29 11:29:05,726 root         DEBUG    Applying desire state: {'dns-resolver': {'config': {}, 'running': {'search': [], 'server': ['192.168.122.1']}}, 'route-rules': {'config': []}, 'routes': {'config': [], 'running': [{'destination': 'fe80::/64', 'metric': 102, 'next-hop-address': '', 'next-hop-interface': 'eth0', 'table-id': 254}, {'destination': '0.0.0.0/0', 'metric': 102, 'next-hop-address': '192.168.122.1', 'next-hop-interface': 'eth0', 'table-id': 254}, {'destination': '192.168.122.0/24', 'metric': 102, 'next-hop-address': '', 'next-hop-interface': 'eth0', 'table-id': 254}]}, 'interfaces': [{'name': 'eth0', 'type': 'ethernet', 'state': 'up', 'ipv4': {'enabled': True, 'address': [{'ip': '192.168.122.238', 'prefix-length': 24}], 'auto-dns': True, 'auto-gateway': True, 'auto-route-table-id': 0, 'auto-routes': True, 'dhcp': True}, 'ipv6': {'enabled': True, 'address': [{'ip': 'fe80::5054:ff:fe91:e44e', 'prefix-length': 64}], 'auto-dns': True, 'auto-gateway': True, 'auto-route-table-id': 0, 'auto-routes': True, 'autoconf': True, 'dhcp': True}, 'lldp': {'enabled': False}, 'mac-address': '52:54:00:91:E4:4E', 'mtu': 9000}]}
--- output omitted ---
2021-06-29 11:29:05,760 root         DEBUG    Async action: Update profile uuid:2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c iface:eth0 type:ethernet started
2021-06-29 11:29:05,792 root         DEBUG    Async action: Update profile uuid:2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c iface:eth0 type:ethernet finished

现在，使用 ip 命令和 eth0 的配置文件来检查 eth0 的 MTU 是不是 9000 字节。

$ ip link show eth0
2: eth0: 
  
    mtu 9000 qdisc fq_codel state UP mode DEFAULT group default qlen 1000    link/ether 52:54:00:91:e4:4e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff    altname enp1s0 $ sudo cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection [sudo] password 
   for admin: [connection] id=eth0 uuid=2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c 
   type=ethernet interface-name=eth0 lldp=0 permissions= [ethernet] cloned-mac-address=52:54:00:91:E4:4E mac-address-blacklist= mtu=9000 [ipv4] dhcp-client-id=mac dhcp-timeout=2147483647 dns-search= method=auto [ipv6] addr-gen-mode=eui64 dhcp-duid=ll dhcp-iaid=mac dhcp-timeout=2147483647 dns-search= method=auto ra-timeout=2147483647 [proxy]

基于文件的配置模式的例子

让我们使用基于文件的方法来设置一个新的配置状态。这里我们禁用 eth1 接口的 IPv6 配置。

首先，创建一个 yaml 文件来定义 eth1 接口的期望状态。使用 nmstatectl show 来保存当前设置，然后使用 nmstatectl edit 来禁用 IPv6。

$ nmstatectl show eth1 > eth1.yaml
$ vi eth1.yaml
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 101
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth1
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.108
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: true
 ipv6:
   enabled: false
   address:
   - ip: fe80::5054:ff:fe3c:9b04
     prefix-length: 64
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   autoconf: true
   dhcp: true
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
 mtu: 1500

保存新的配置后，用它来应用新的状态：

$ vi eth1.yaml
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 101
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth1
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.110
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: false
 ipv6:
   enabled: false
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
 mtu: 1500

你可以检查看到 eth1 接口没有配置任何 IPv6：

$ vi eth1.yaml
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 101
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth1
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.110
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: false
 ipv6:
   enabled: false
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
 mtu: 1500

临时应用改变

NMState 的一个有趣的功能允许你临时配置一个期望的网络状态。如果你对这个配置感到满意，你可以事后提交。否则，当超时（默认为 60 秒）过后，它将回滚。

修改前面例子中的 eth1 配置，使它有一个 IPv4 静态地址，而不是通过 DHCP 动态获得。

$ vi eth1.yaml
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 101
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth1
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.110
     prefix-length: 24
   auto-dns: true
   auto-gateway: true
   auto-route-table-id: 0
   auto-routes: true
   dhcp: false
 ipv6:
   enabled: false
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
 mtu: 1500

现在，使用选项 no-commit 临时应用这个配置，让它只在 30 秒内有效。这可以通过添加选项 timeout 来完成。同时，我们将运行 ip -br a 命令三次，看看配置在 eth1 接口的 IPv4 地址是如何变化的，然后配置就会回滚。

$ ip -br a && sudo nmstatectl apply --no-commit --timeout 30 eth1.yaml && sleep 10 && ip -br a && sleep 25 && ip -br a
lo               UNKNOWN        127.0.0.1/8 ::1/128
eth0             UP             192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
eth1             UP             192.168.122.108/24
2021-06-29 17:29:18,266 root         DEBUG    Nmstate version: 1.0.3
2021-06-29 17:29:18,267 root         DEBUG    Applying desire state: {'dns-resolver': {'config': {}, 'running': {'search': [], 'server': ['192.168.122.1']}}, 'route-rules': {'config': []}, 'routes': {'config': [], 'running': [{'destination': 'fe80::/64', 'metric': 101, 'next-hop-address': '', 'next-hop-interface': 'eth1', 'table-id': 254}, {'destination': '0.0.0.0/0', 'metric': 101, 'next-hop-address': '192.168.122.1', 'next-hop-interface': 'eth1', 'table-id': 254}, {'destination': '192.168.122.0/24', 'metric': 101, 'next-hop-address': '', 'next-hop-interface': 'eth1', 'table-id': 254}]}, 'interfaces': [{'name': 'eth1', 'type': 'ethernet', 'state': 'up', 'ipv4': {'enabled': True, 'address': [{'ip': '192.168.122.110', 'prefix-length': 24}], 'dhcp': False}, 'ipv6': {'enabled': False}, 'lldp': {'enabled': False}, 'mac-address': '52:54:00:3C:9B:04', 'mtu': 1500}]}
--- output omitted ---
Desired state applied:
---
dns-resolver:
 config: {}
 running:
   search: []
   server:
   - 192.168.122.1
route-rules:
 config: []
routes:
 config: []
 running:
 - destination: fe80::/64
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 0.0.0.0/0
   metric: 101
   next-hop-address: 192.168.122.1
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
 - destination: 192.168.122.0/24
   metric: 101
   next-hop-address: ''
   next-hop-interface: eth1
   table-id: 254
interfaces:
- name: eth1
 type: ethernet
 state: up
 ipv4:
   enabled: true
   address:
   - ip: 192.168.122.110
     prefix-length: 24
   dhcp: false
 ipv6:
   enabled: false
 lldp:
   enabled: false
 mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
 mtu: 1500
Checkpoint: NetworkManager|/org/freedesktop/NetworkManager/Checkpoint/7
lo               UNKNOWN        127.0.0.1/8 ::1/128
eth0             UP             192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
eth1             UP             192.168.122.110/24
lo               UNKNOWN        127.0.0.1/8 ::1/128
eth0             UP             192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
eth1             UP             192.168.122.108/24