Open vSwitch应用实践

最新推荐文章于 2025-04-23 09:53:08 发布

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本文详细介绍了Open vSwitch（OVS），包括其重要概念、系统架构、代码结构、安装和使用方法。OVS是一个开源的二层软件交换机，支持多种网络虚拟化场景。文章深入探讨了OVS的内核空间、用户空间、配置管理工具以及OpenFlow协议，展示了OVS如何通过流表进行数据包转发，并提供了安装和配置OVS的步骤。

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2.1.3 OpenFlow协议的数据结构

4.4 使用ovs-ofctl命令创建并测试OF命令

1. Open vSwitch简介

Open vSwitch（OVS）作为一款开源的OF软件交换机，基于与平台无关的C代码实现，容易移植到其他环境，既能够作为虚拟机管理平台的软件交换机，也可以作为交换芯片的控制堆栈。

1.1 OVS重要概念

Bridge代表一个以太网交换机（Switch）；

交换机包含端口（Ports）：Normal、Internal、Patch、Tunnel

一个端口可以有一个或多个接口，允许每个端口连接不止一个的接口

包是通过流转发的

1.2 OVS系统架构

OVS架构分为内核空间、用户空间、配置管理层三部分。

1.2.1 OVS内核空间

内核空间包含了流表和一个或多个datapath模块，datapath模块类似于网桥，主要负责对数据分组进行操作。另外，内核空间中维护的流表规定了针对数据分组应该进行的操作，datapath通过关联流表与其协同完成分组处理过程。

（1）datapath：主要负责实际的数据分组处理，它同时于vswitched和流表保持关联，使OVS上层可以对数据分组处理进行控制。

（2）流表：流表中存储着分组处理的依据----流表项，它指导datapath做出正确的分组处理判断，同时它还与vswitched上下关联，是OVS上层对底层分组处理过程进行管理的接口。

1.2.2 OVS用户空间

用户空间中运行着OVS的守护进程（vswitched）和数据库（ovsdb），它们是OVS的核心功能模块。vswitched类似于OVS的心脏，用来维持OVS的声明周期，而ovsdb就像OVS的大脑，它存储着OVS的配置信息和数据流信息，vswitched和ovsdb协调工作确保OVS健康的运行状态。

（1）vswitched：OVS的守护进程，属于核心模块。负责检索和更新数据库信息，并根据数据库中的配置信息维护和管理OVS。vswitched可以配置一系列特性：基于MAC地址学习的二层交换、支持IEEE 802.1Q VLAN、端口镜像、sFlow监测、连接OF控制器等。vswitched也可以通过Netlink协议与内核模块datapath直接通信。

（2）ovsdb：一个轻量级的OVS数据库，用于管理OVS的配置信息，主要负责保存OVS配置信息和数据流信息等。轻量级数据库服务器ovsdb-server直接管理ovsdb，与ovsdb通信进行数据库的增删改查操作；同时负责向vswitched提供操作ovsdb的能力。vswitched可以通过UNIX Socket机制与ovsdb-server进行通信，用于查询和更新数据库信息，或者在检索数据库信息后做出首个分组的转发策略。

1.2.3 OVS配置管理工具

配置管理层包括ovs-dpctl、ovs-ofctl、ovs-appctl-ovs-vsctl和ovsdb-tool等，主要用于和vswitched、ovsdb之间进行交互操作以及OVS的安装配置和部署。

（1）ovs-dpctl：管理OVS datapath的实用工具，用来匹配交换机内核模块，控制数据分组的转发规则。用户使用该工具可以创建、删除和修改datapath。

（2）ovs-ofctl：OF交换机的命令行管理工具，用于管理OVS作为OF交换机时的各种参数。用户使用该工具可以查询或修改OF交换机的状态、配置和流表项等信息。

（3）ovs-appctl：用于向运行时的OVS守护进程发送命令的工具。

（4）ovs-vsctl：查询和配置OVS数据库的实用工具，用于查询或者变更vswitched的配置信息，该工具会直接更新ovsdb数据库。

2. OVS代码结构

其中，datapath目录是OVS的内核模块，包括VLAN、Tunnel、datapath等C文件以及vport管理，实现普通以太网交换机，具有处理 VLAN、网络访问控制、基于流的控制等功能；ofproto 目录是 OpenFlow 协议相关文件；ovsdb 目录是数据库相关代码；vswitchd目录保存OVS守护进程的源代码；utilities目录包括一些工具代码，如ofctl、vsctl、appctl等；include目录包含常用的头文件；lib目录则保存所有公共模块的实现，如OpenFlow协议解析、JSON数据解析、ovsdb数据解析以及日志模块等。