這篇文章描述并演示了 NMState，這是一個使用聲明式方法配置主機的網絡管理器。這意味著你可以通過 API 定義所需的配置狀態，而工具則通過提供者provider來應用配置。

配置方法：命令式與聲明式

網絡管理有時候是一項非常復雜的任務，這取決于環境的規模和多樣性。在 IT 的早期，網絡管理依賴于網絡管理員在網絡設備上手動執行命令。如今，基礎設施即代碼Infrastructure as Code（IaC）允許以不同的方式將這些任務自動化。z這基本上有兩種方法：命令式或聲明式。

在命令式方法中，你會定義“如何”達到所需的配置狀態。而在聲明式范式里則定義了“什么”是所需的配置狀態，所以它不確定哪些步驟是必需的，也不確定它們必須以何種順序執行。這種方法目前正在聚集更多的人員參與，你可以在目前使用的大多數管理和編排工具上找到它。

NMState：一個聲明式的工具

NMState 是一個網絡管理器，允許你按照聲明式方法配置主機。這意味著你通過一個北向的聲明式 API 定義所需的配置狀態，這個工具通過南向的提供者provider應用配置。

目前 NMState 支持的唯一的提供者是 NetworkManager，它是為 Fedora Linux 提供網絡功能的主要服務。不過，NMState 的開發計劃中將逐漸增加其他提供者。

關于 NMState 的進一步信息，請訪問其項目 站點 或 GitHub 倉庫。

安裝

NMState 在 Fedora Linux 29+ 上可用，需要在系統上安裝并運行 NetworkManager 1.26 或更高版本。下面是在 Fedora Linux 34 上的安裝情況：

1. $ sudo dnf -y install nmstate
2. ...
3. 輸出節略
4. ...
5. Installed:
6. 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
7. 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
8.  
9. Complete!

這樣，你可以使用 nmstatectl 作為 NMState 的命令行工具。請參考 nmstatectl -help 或 man nmstatectl 以了解關于這個工具的進一步信息。

使用 NMstate

首先要檢查系統中安裝的 NMState 版本：

1. $ nmstatectl version
2. 1.0.3

檢查一個網絡接口的當前配置，例如 eth0 的配置：

1. $ nmstatectl show eth0
2. 2021-06-29 10:28:21,530 root DEBUG NetworkManager version 1.30.4
3. 2021-06-29 10:28:21,531 root DEBUG Async action: Retrieve applied config: ethernet eth0 started
4. 2021-06-29 10:28:21,531 root DEBUG Async action: Retrieve applied config: ethernet eth1 started
5. 2021-06-29 10:28:21,532 root DEBUG Async action: Retrieve applied config: ethernet eth0 finished
6. 2021-06-29 10:28:21,533 root DEBUG Async action: Retrieve applied config: ethernet eth1 finished
7. ---
8. dns-resolver:
9. config: {}
10. running:
11. search: []
12. server:
13. - 192.168.122.1
14. route-rules:
15. config: []
16. routes:
17. config: []
18. running:
19. - destination: fe80::/64
20. metric: 100
21. next-hop-address: ''
22. next-hop-interface: eth0
23. table-id: 254
24. - destination: 0.0.0.0/0
25. metric: 100
26. next-hop-address: 192.168.122.1
27. next-hop-interface: eth0
28. table-id: 254
29. - destination: 192.168.122.0/24
30. metric: 100
31. next-hop-address: ''
32. next-hop-interface: eth0
33. table-id: 254
34. interfaces:
35. - name: eth0
36. type: ethernet
37. state: up
38. ipv4:
39. enabled: true
40. address:
41. - ip: 192.168.122.238
42. prefix-length: 24
43. auto-dns: true
44. auto-gateway: true
45. auto-route-table-id: 0
46. auto-routes: true
47. dhcp: true
48. ipv6:
49. enabled: true
50. address:
51. - ip: fe80::c3c9:c4f9:75b1:a570
52. prefix-length: 64
53. auto-dns: true
54. auto-gateway: true
55. auto-route-table-id: 0
56. auto-routes: true
57. autoconf: true
58. dhcp: true
59. lldp:
60. enabled: false
61. mac-address: 52:54:00:91:E4:4E
62. mtu: 1500

正如你在上面看到的，這個網絡配置顯示了四個主要部分：

• dns-resolver：這部分是這個接口的名字服務器配置。
• route-rules：它說明了路由規則。
• routes：它包括動態和靜態路由。
• interfaces：這部分描述了 ipv4 和 ipv6 設置。

修改配置

你可以在兩種模式下修改所需的配置狀態：

• 交互式：通過 nmstatectl edit 編輯接口配置。這個命令調用環境變量 EDITOR 定義的文本編輯器，因此可以用 yaml 格式編輯網絡狀態。完成編輯后，NMState 將應用新的網絡配置，除非有語法錯誤。
• 基于文件的：使用 nmstatectl apply 應用接口配置，它從先前創建的 yaml 或 json 文件中導入一個所需的配置狀態。

下面幾節告訴你如何使用 NMState 來改變網絡配置。這些改變可能會對系統造成破壞，所以建議在測試系統或客戶虛擬機上執行這些任務，直到你對 NMState 有更好的理解。

這里使用的測試系統有兩個以太網接口，eth0 和 eth1：

1. $ ip -br -4 a
2. lo UNKNOWN 127.0.0.1/8
3. eth0 UP 192.168.122.238/24
4. eth1 UP 192.168.122.108/24

互動配置模式的例子

使用 nmstatectl edit 命令將 eth0 接口的 MTU 改為 9000 字節，如下所示：

1. $ sudo nmstatectl edit eth0
2.  
3. ---
4. dns-resolver:
5. config: {}
6. running:
7. search: []
8. server:
9. - 192.168.122.1
10. route-rules:
11. config: []
12. routes:
13. config: []
14. running:
15. - destination: fe80::/64
16. metric: 100
17. next-hop-address: ''
18. next-hop-interface: eth0
19. table-id: 254
20. - destination: 0.0.0.0/0
21. metric: 100
22. next-hop-address: 192.168.122.1
23. next-hop-interface: eth0
24. table-id: 254
25. - destination: 192.168.122.0/24
26. metric: 100
27. next-hop-address: ''
28. next-hop-interface: eth0
29. table-id: 254
30. interfaces:
31. - name: eth0
32. type: ethernet
33. state: up
34. ipv4:
35. enabled: true
36. address:
37. - ip: 192.168.122.123
38. prefix-length: 24
39. auto-dns: true
40. auto-gateway: true
41. auto-route-table-id: 0
42. auto-routes: true
43. dhcp: true
44. ipv6:
45. enabled: true
46. address:
47. - ip: fe80::c3c9:c4f9:75b1:a570
48. prefix-length: 64
49. auto-dns: true
50. auto-gateway: true
51. auto-route-table-id: 0
52. auto-routes: true
53. autoconf: true
54. dhcp: true
55. lldp:
56. enabled: false
57. mac-address: 52:54:00:91:E4:4E
58. mtu: 9000

在保存并退出編輯器后，NMState 應用新的網絡期望狀態：

1. 2021-06-29 11:29:05,726 root DEBUG Nmstate version: 1.0.3
2. 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}]}
3. --- output omitted ---
4. 2021-06-29 11:29:05,760 root DEBUG Async action: Update profile uuid:2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c iface:eth0 type:ethernet started
5. 2021-06-29 11:29:05,792 root DEBUG Async action: Update profile uuid:2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c iface:eth0 type:ethernet finished

現在，使用 ip 命令和 eth0 的配置文件來檢查 eth0 的 MTU 是不是 9000 字節。

1. $ ip link show eth0
2. 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 9000 qdisc fq_codel state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
3. link/ether 52:54:00:91:e4:4e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4. altname enp1s0
5.  
6. $ sudo cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection
7. [sudo] password for admin:
8. [connection]
9. id=eth0
10. uuid=2bdee700-f62b-365a-bd1d-69d9c31a9f0c
11. type=ethernet
12. interface-name=eth0
13. lldp=0
14. permissions=
15.  
16. [ethernet]
17. cloned-mac-address=52:54:00:91:E4:4E
18. mac-address-blacklist=
19. mtu=9000
20.  
21. [ipv4]
22. dhcp-client-id=mac
23. dhcp-timeout=2147483647
24. dns-search=
25. method=auto
26.  
27. [ipv6]
28. addr-gen-mode=eui64
29. dhcp-duid=ll
30. dhcp-iaid=mac
31. dhcp-timeout=2147483647
32. dns-search=
33. method=auto
34. ra-timeout=2147483647
35.  
36. [proxy]

基于文件的配置模式的例子

讓我們使用基于文件的方法來設置一個新的配置狀態。這里我們禁用 eth1 接口的 IPv6 配置。

首先，創建一個 yaml 文件來定義 eth1 接口的期望狀態。使用 nmstatectl show 來保存當前設置，然后使用 nmstatectl edit 來禁用 IPv6。

1. $ nmstatectl show eth1 > eth1.yaml
2.  
3. $ vi eth1.yaml
4. ---
5. dns-resolver:
6. config: {}
7. running:
8. search: []
9. server:
10. - 192.168.122.1
11. route-rules:
12. config: []
13. routes:
14. config: []
15. running:
16. - destination: fe80::/64
17. metric: 101
18. next-hop-address: ''
19. next-hop-interface: eth1
20. table-id: 254
21. - destination: 0.0.0.0/0
22. metric: 101
23. next-hop-address: 192.168.122.1
24. next-hop-interface: eth1
25. table-id: 254
26. - destination: 192.168.122.0/24
27. metric: 101
28. next-hop-address: ''
29. next-hop-interface: eth1
30. table-id: 254
31. interfaces:
32. - name: eth1
33. type: ethernet
34. state: up
35. ipv4:
36. enabled: true
37. address:
38. - ip: 192.168.122.108
39. prefix-length: 24
40. auto-dns: true
41. auto-gateway: true
42. auto-route-table-id: 0
43. auto-routes: true
44. dhcp: true
45. ipv6:
46. enabled: false
47. address:
48. - ip: fe80::5054:ff:fe3c:9b04
49. prefix-length: 64
50. auto-dns: true
51. auto-gateway: true
52. auto-route-table-id: 0
53. auto-routes: true
54. autoconf: true
55. dhcp: true
56. lldp:
57. enabled: false
58. mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
59. mtu: 1500

保存新的配置后，用它來應用新的狀態：

1. $ sudo nmstatectl apply eth1.yaml
2.  
3. 2021-06-29 12:17:21,531 root DEBUG Nmstate version: 1.0.3
4. 2021-06-29 12:17:21,531 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': '192.168.122.108', 'prefix-length': 24}], 'auto-dns': True, 'auto-gateway': True, 'auto-route-table-id': 0, 'auto-routes': True, 'dhcp': True}, 'ipv6': {'enabled': False}, 'lldp': {'enabled': False}, 'mac-address': '52:54:00:3C:9B:04', 'mtu': 1500}]}
5. --- output omitted ---
6. 2021-06-29 12:17:21,582 root DEBUG Async action: Update profile uuid:5d7244cb-673d-3b88-a675-32e31fad4347 iface:eth1 type:ethernet started
7. 2021-06-29 12:17:21,587 root DEBUG Async action: Update profile uuid:5d7244cb-673d-3b88-a675-32e31fad4347 iface:eth1 type:ethernet finished
8. --- output omitted ---
9. Desired state applied:
10. ---
11. dns-resolver:
12. config: {}
13. running:
14. search: []
15. server:
16. - 192.168.122.1
17. route-rules:
18. config: []
19. routes:
20. config: []
21. running:
22. - destination: fe80::/64
23. metric: 101
24. next-hop-address: ''
25. next-hop-interface: eth1
26. table-id: 254
27. - destination: 0.0.0.0/0
28. metric: 101
29. next-hop-address: 192.168.122.1
30. next-hop-interface: eth1
31. table-id: 254
32. - destination: 192.168.122.0/24
33. metric: 101
34. next-hop-address: ''
35. next-hop-interface: eth1
36. table-id: 254
37. interfaces:
38. - name: eth1
39. type: ethernet
40. state: up
41. ipv4:
42. enabled: true
43. address:
44. - ip: 192.168.122.108
45. prefix-length: 24
46. auto-dns: true
47. auto-gateway: true
48. auto-route-table-id: 0
49. auto-routes: true
50. dhcp: true
51. ipv6:
52. enabled: false
53. lldp:
54. enabled: false
55. mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
56. mtu: 1500

你可以檢查看到 eth1 接口沒有配置任何 IPv6：

1. $ ip -br a
2. lo UNKNOWN 127.0.0.1/8 ::1/128
3. eth0 UP 192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
4. eth1 UP 192.168.122.108/24
5.  
6. $ sudo cat /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.nmconnection
7. [connection]
8. id=eth1
9. uuid=5d7244cb-673d-3b88-a675-32e31fad4347
10. type=ethernet
11. interface-name=eth1
12. lldp=0
13. permissions=
14.  
15. [ethernet]
16. cloned-mac-address=52:54:00:3C:9B:04
17. mac-address-blacklist=
18. mtu=1500
19.  
20. [ipv4]
21. dhcp-client-id=mac
22. dhcp-timeout=2147483647
23. dns-search=
24. method=auto
25.  
26. [ipv6]
27. addr-gen-mode=eui64
28. dhcp-duid=ll
29. dhcp-iaid=mac
30. dns-search=
31. method=disabled
32.  
33. [proxy]

臨時應用改變

NMState 的一個有趣的功能允許你臨時配置一個期望的網絡狀態。如果你對這個配置感到滿意，你可以事后提交。否則，當超時（默認為 60 秒）過后，它將回滾。

修改前面例子中的 eth1 配置，使它有一個 IPv4 靜態地址，而不是通過 DHCP 動態獲得。

1. $ vi eth1.yaml
2.  
3. ---
4. dns-resolver:
5. config: {}
6. running:
7. search: []
8. server:
9. - 192.168.122.1
10. route-rules:
11. config: []
12. routes:
13. config: []
14. running:
15. - destination: fe80::/64
16. metric: 101
17. next-hop-address: ''
18. next-hop-interface: eth1
19. table-id: 254
20. - destination: 0.0.0.0/0
21. metric: 101
22. next-hop-address: 192.168.122.1
23. next-hop-interface: eth1
24. table-id: 254
25. - destination: 192.168.122.0/24
26. metric: 101
27. next-hop-address: ''
28. next-hop-interface: eth1
29. table-id: 254
30. interfaces:
31. - name: eth1
32. type: ethernet
33. state: up
34. ipv4:
35. enabled: true
36. address:
37. - ip: 192.168.122.110
38. prefix-length: 24
39. auto-dns: true
40. auto-gateway: true
41. auto-route-table-id: 0
42. auto-routes: true
43. dhcp: false
44. ipv6:
45. enabled: false
46. lldp:
47. enabled: false
48. mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
49. mtu: 1500

現在，使用選項 no-commit 臨時應用這個配置，讓它只在 30 秒內有效。這可以通過添加選項 timeout 來完成。同時，我們將運行 ip -br a 命令三次，看看配置在 eth1 接口的 IPv4 地址是如何變化的，然后配置就會回滾。

1. $ ip -br a && sudo nmstatectl apply --no-commit --timeout 30 eth1.yaml && sleep 10 && ip -br a && sleep 25 && ip -br a
2. lo UNKNOWN 127.0.0.1/8 ::1/128
3. eth0 UP 192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
4. eth1 UP 192.168.122.108/24
5. 2021-06-29 17:29:18,266 root DEBUG Nmstate version: 1.0.3
6. 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}]}
7. --- output omitted ---
8. Desired state applied:
9. ---
10. dns-resolver:
11. config: {}
12. running:
13. search: []
14. server:
15. - 192.168.122.1
16. route-rules:
17. config: []
18. routes:
19. config: []
20. running:
21. - destination: fe80::/64
22. metric: 101
23. next-hop-address: ''
24. next-hop-interface: eth1
25. table-id: 254
26. - destination: 0.0.0.0/0
27. metric: 101
28. next-hop-address: 192.168.122.1
29. next-hop-interface: eth1
30. table-id: 254
31. - destination: 192.168.122.0/24
32. metric: 101
33. next-hop-address: ''
34. next-hop-interface: eth1
35. table-id: 254
36. interfaces:
37. - name: eth1
38. type: ethernet
39. state: up
40. ipv4:
41. enabled: true
42. address:
43. - ip: 192.168.122.110
44. prefix-length: 24
45. dhcp: false
46. ipv6:
47. enabled: false
48. lldp:
49. enabled: false
50. mac-address: 52:54:00:3C:9B:04
51. mtu: 1500
52. Checkpoint: NetworkManager|/org/freedesktop/NetworkManager/Checkpoint/7
53. lo UNKNOWN 127.0.0.1/8 ::1/128
54. eth0 UP 192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
55. eth1 UP 192.168.122.110/24
56. lo UNKNOWN 127.0.0.1/8 ::1/128
57. eth0 UP 192.168.122.238/24 fe80::5054:ff:fe91:e44e/64
58. eth1 UP 192.168.122.108/24

從上面可以看到，eth1 的 IP 地址從 192.168.122.108 暫時變成了 192.168.122.110，然后在超時結束后又回到了 192.168.122.108。

總結

NMState 是一個聲明式的網絡配置工具，目前可以通過 NetworkManager API 在主機中應用所需的網絡配置狀態。這種狀態既可以用文本編輯器交互式地定義，也可以用基于文件的方法創建一個 yaml 或 json 文件。

這種工具提供了“基礎設施即代碼”，它可以自動化網絡任務，也減少了使用傳統配置方法可能出現的潛在錯誤配置或不穩定的網絡情況。

原文鏈接：https://linux.cn/article-13861-1.html