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openvswitch完全使用手册(一)-总览overview

本文主要参考以及以及结合自己的理解。

1 什么是openvswitch

openvswitch，简称ovs是一个虚拟交换软件，主要用于虚拟机vm环境，作为一个虚拟交换机，支持xen/xenserver, kvm, and virtualbox多种虚拟化技术。

在这种某一台机器的虚拟化的环境中，一个虚拟交换机（vswitch）主要有两个作用：传递虚拟机vm之间的流量，以及实现vm和外界网络的通信。

整个ovs代码用c写的。目前有以下功能：

• standard 802.1q vlan model with trunk and access ports
• nic bonding with or without lacp on upstream switch
• netflow, sflow(r), and mirroring for increased visibility
• qos (quality of service) configuration, plus policing
• gre, gre over ipsec, vxlan, and lisp tunneling
• 802.1ag connectivity fault management
• openflow 1.0 plus numerous extensions
• transactional configuration database with c and python bindings
• high-performance forwarding using a linux kernel module

2 openvswitch的组成

• ovs-vswitchd：守护程序，实现交换功能，和linux内核兼容模块一起，实现基于流的交换flow-based switching。
• ovsdb-server：轻量级的数据库服务，主要保存了整个ovs的配置信息，包括接口啊，交换内容，vlan啊等等。ovs-vswitchd会根据数据库中的配置信息工作。
• ovs-dpctl：一个工具，用来配置交换机内核模块，可以控制转发规则。
• ovs-vsctl：主要是获取或者更改ovs-vswitchd的配置信息，此工具操作的时候会更新ovsdb-server中的数据库。
• ovs-appctl：主要是向ovs守护进程发送命令的，一般用不上。
• ovsdbmonitor：gui工具来显示ovsdb-server中数据信息。
• ovs-controller：一个简单的openflow控制器
• ovs-ofctl：用来控制ovs作为openflow交换机工作时候的流表内容。

3 openvswitch和其他vswitch

这里其他的vswitch,包括vmware vnetwork distributed switch以及思科的cisco nexus 1000v。

vmware vnetwork distributed switch以及思科的cisco nexus 1000v这种虚拟交换机提供的是一个集中式的控制方式，。而ovs则是一个独立的vswitch，他运行在每个实现虚拟化的物理机器上，并提供远程管理。ovs提供了两种在虚拟化环境中远程管理的协议：一个是openflow,通过流表来管理交换机的行为，一个是ovsdb management protocol，用来暴露sietch的port状态。

(二)-概念及工作流程1

1 vswitch、bridge、datapath

在网络中，交换机和桥都是同一个概念，ovs实现了一个虚拟机的以太交换机，换句话说，ovs也就是实现了一个以太桥。那么，在ovs中，给一个交换机，或者说一个桥，用了一个专业的名词，叫做datapath！

要了解，ovs如何工作，首先需要知道桥的概念。

网桥也叫做桥接器，连接两个局域网的设备，网桥工作在数据链路层，将两个lan连接，根据mac地址来转发帧，可以看成一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据ip地质进行转发）。

1.1 网桥的工作原理

网桥处理包遵循以下几条规则：

• 在一个接口上接收到的包不会再往那个接口上发送此包。
• 每个接收到的包都要学习其源mac地址。
• 如果数据包是多播或者广播包（通过2层mac地址确定）则要向接收端口以外的所有端口转发，如果上层协议感兴趣，则还会递交上层处理。
• 如果数据包的地址不能再cam表中找到，则向接收端口以外的其他端口转发。
• 如果cam表中能找到，则转发给相应端口，如果发送和接收都是统一端口，则不发送。

注意，网桥是以混杂模式工作的。关于网桥更多，请查阅相关资料。

2 ovs中的bridge

上面，说到，一个桥就是一个交换机。在ovs中，

ovs-vsctl add-br brname(br-int) root@compute2:~# ifconfig br-intlink encap:ethernethwaddr1a:09:56:ea:0b:49 inet6 addr: fe80::1809:56ff:feea:b49/64scope:link up broadcast running multicast  mtu:1500metric:1 rx packets:1584 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 tx packets:6 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 rx bytes:316502(316.5 kb) tx bytes:468(468.0 b)

当我们创建了一个交换机（网桥）以后，此时网络功能不受影响，但是会产生一个虚拟网卡，名字就是brname，之所以会产生一个虚拟网卡，是为了实现接下来的网桥（交换机）功能。有了这个交换机以后，我还需要为这个交换机增加端口(port)，一个端口，就是一个物理网卡，当网卡加入到这个交换机之后，其工作方式就和普通交换机的一个端口的工作方式类似了。

ovs-vsctl add-port brname port

这里要特别注意，网卡加入网桥以后，要按照网桥的工作标准工作，那么加入的一个端口就必须是以混杂模式工作，工作在链路层，处理2层的帧，所以这个port就不需要配置ip了。（你没见过哪个交换的端口有ip的吧）

那么接下来你可能会问，通常的交换机不都是有一个管理接口，可以telnet到交换机上进行配置吧，那么在ovs中创建的虚拟交换机有木有这种呢，有的！上面既然创建交换机brname的时候产生了一个虚拟网口brname,那么，你给这个虚拟网卡配置了ip以后，就相当于给交换机的管理接口配置了ip，此时一个正常的虚拟交换机就搞定了。

ip address add 192.168.1.1/24 dev brname

最后，我们来看看一个br的具体信息：

root@compute2:~# ovs-vsctl show bc12c8d2-6900-42dd-9c1c-30e8ecb99a1bbridge"br0"port"eth0"interface"eth0"port"br0"interface"br0" type:internal ovs_version:"1.4.0 build0"

首先，这里显示了一个名为br0的桥（交换机），这个交换机有两个接口,一个是eth0，一个是br0，上面说到，创建桥的时候会创建一个和桥名字一样的接口，并自动作为该桥的一个端口，那么这个虚拟接口的作用，一方面是可以作为交换机的管理端口，另一方面也是基于这个虚拟接口，实现了桥的功能。

openvswitch完全使用手册(二)-概念及工作流程2

这一部分我以一个简单的例子，说明在虚拟化环境中openvswitch的典型工作流程。

前面已经说到，ovs主要是用来在虚拟化环境中。虚拟机之间一个虚拟机和外网之间的通信所用，如下是一个典型的结构图：

那么，通常情况下的工作流程如下：

• 1 vm实例instance产生一个数据包并发送至实例内的虚拟网络接口vnic，图中就是instance中的eth0.
• 2 这个数据包会传送到物理节点上的vnic接口，如图就是vnet接口。
• 3 数据包从vnet nic出来，到达桥（虚拟交换机）br100上.
• 4 数据包经过交换机的处理，从物理节点上的物理接口发出，如图中物理节点上的eth0.
• 5 数据包从eth0出去的时候，是按照物理节点上的路由以及默认网关操作的，这个时候该数据包其实已经不受你的控制了。