认识Open vSwitch的基础与原理

一、概况

随着服务器虚拟化技术的发展，网络虚拟化也需要解决从NIC到虚机的“最后一公里”问题，便产生了许多虚拟交换机开源方案：Open vSwitch、Snabb Switch 和 Lagopus，其中Open vSwitch的知名度最高。

Open vSwitch项目早在2009年，就已孵化诞生，于2012年7月30日发布第一个开源版本V1.7.0，内核datapath已经被纳入Linux内核作为发行版的一部分。

二、工作原理

1.组件

l ovsdb-server将配置信息保存在conf.db中，并通过db.sock提供服务，ovs-vswitchd通过这个db.sock从这个进程读取配置信息。

l ovs-vswitchd: OVS守护进程，实现基于流的交换（flow-based switching）。与controller通信使用OpenFlow协议，与ovsdb-server通信使用OVSDB协议，与内核模块使用netlink机制通信。

l ovsdb-server: OVS轻量级的数据库服务器，用于保存整个OVS的配置信息。

l Forwarding Path(数据通路)：Datapath把流的match和action结果缓存，避免后续同样的流继续upcall到用户空间进行流表匹配。

2.工作流程

①OVS的datapath接收到从OVS连接的某个网络设备发来的数据包，从数据包中提取源/目的IP、源/目的MAC、端口等信息。

②OVS在内核状态下查看流表结构（通过Hash），观察是否有缓存的信息可用于转发这个数据包。

③假设数据包是这个网络设备发来的第一个数据包，在OVS内核中，将不会有相应的流表缓存信息存在，那么内核将不会知道如何处置这个数据包。所以内核将发送upcall给用户态。

④位于用户态的ovs-vswitchd进程接收到upcall后，将检查数据库以查询数据包的目的端口是哪里，然后告诉内核应该将数据包转发到哪个端口，例如eth0。

⑤内核执行用户此前设置的动作。即内核将数据包转发给端口eth0，进而数据被发送出去。

三、命令接口

1.Open vSwitch提供了ovs-vsctl、ovs-ofctl、ovs-dpctl等命令，详情如下：

l ovs-vsctl:管理ovsdb-server的配置，提供OVSDB的配置方法，包括创建和删除网桥、端口等；

l ovs-ofctl:提供ovs-vswitchd的流表配置方法；

l ovs-dpctl:配置OVS内核模块，提供缓存流表的操作方法；

l ovsdb-tool:创建和管理OVSDB。

2. 命令示例

（1）网桥管理

命令	功能
ovs-vsctl show	显示OVS信息
ovs-vsctl add-brbr-name	添加新的网桥br-name
ovs-vsctl del-brbr-name	删除br-name
ovs-vsctl list-br	显示网桥br-name信息
ovs-vsctl list-portsbr-name	显示网桥br-name中所有port信息
ovs-vsctl add-portbr-name port-no	br-name添加端口
ovs-vsctl del-portbr-name port-no	删除br-name上的端口
ovs-vsctl get-controllerbr-name	获取br-name连接控制器的信息
ovs-vsctl del-controllerbr-name	删除br-name连接控制器的信息
ovs-vsctl set-controller *br-name *tcp: [ip] : [port]	br-name网桥连接控制器controller

（2）流表管理

命令	功能
ovs-ofctl showbr-name	输出OpenFlow信息。
ovs-ofctl add-flowbr-name flow	添加流表项。
ovs-ofctl add-flowsbr-name filename	以文件形式批量添加流表项。
ovs-ofctl del-flowsbr-name flow	删除交换机的流表项。