openvswitch简介

ovs openvswitch sdn

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 2018/10/19   Share

Open Vswitch简介

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。

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
IPv6 support
STP support

OpenvSwitch 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

ovs结构图

ovsdb-server

ovs数据处理流程

流表的匹配

收到数据包后，会交给datapath内核模块处理，当匹配到对应的datapath会直接输出，如果没有匹配到，会交给用户态的ovs-vswitchd查询flow，用户态处理后，会把处理完的数据包输出到正确的端口，并且设置新的datapath规则，后续数据包可以通过新的datapath规则实现快速转发。

ovs相关概念

Packet

网络转发的最小数据单元，每个包都来自某个端口，最终会被发往一个或多个目标端口，转发数据包的过程就是网络的唯一功能。

Bridge

Open vSwitch中的网桥对应物理交换机，其功能是根据一定流规则，把从端口收到的数据包转发到另一个或多个端口。

Port

端口是收发数据包的单元。Open vSwitch中，每个端口都属于一个特定的网桥。端口收到的数据包会经过流规则的处理，发往其他端口；也会把其他端口来的数据包发送出去。

Open vSwitch支持的端口有以下几种：

Normal Port: 用户可以把操作系统中的网卡绑定到Open vSwitch上，Open vSwitch会生成一个普通端口处理这块网卡进出的数据包

Internal Port: 当设置端口类型为internal，Open vSwitch会创建一快虚拟网卡，此端口收到的所有数据包都会交给这块网卡，网卡发出的包会通过这个端口交给Open vSwitch。
Note: 当Open vSwitch创建一个新网桥时，默认会创建一个与网桥同名的Internal Port

Patch Port: 当机器中有多个Open vSwitch网桥时，可以使用Patch Port把两个网桥连起来。Patch Port总是成对出现，分别连接在两个网桥上，在两个网桥之间交换数据。

Interface

接口是Open vSwitch与外部交换数据包的组件。一个接口就是操作系统的一块网卡，这块网卡可能是Open vSwitch生成的虚拟网卡，也可能是物理网卡挂载在Open vSwitch上，也可能是操作系统的虚拟网卡（TUN/TAP）挂载在Open vSwitch上

Flow

流定义了端口之间数据包的交换规则。每条流分为匹配和动作两部分，匹配部分选择哪些数据包需要可以通过这条流处理，动作决定这些匹配到的数据包如何转发。流描述了一个网桥上，端口到端口的转发规则。比如我可以定义这样一条流:

当数据包来自端口A，则发往端口B

当数据包来自端口A，并且其源MAC是aa:aa:aa:aa:aa:aa，并且其拥有vlan tag为a，并且其源IP是a.a.a.a，并且其协议是TCP，其TCP源端口号为a，则修改其源IP为b.b.b.b，发往端口B

Datapath

Datapath是流的一个缓存，会把流的match结果cache起来，避免下一次流继续到用户空间进行flow match

flow table

每个 datapath都和一个“flowtable”关联，当 datapath接收到数据之后， OVS会在 flow table中查找可以匹配的 flow，执行对应的操作,例如转发数据到另外的端口

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
网桥是以混杂模式工作

相关操作

查看学习到的MAC地址
1
ovs-appctl fdb/show br0

创建网桥

1	ovs-vsctl add-br ovs-switch -- set Bridge br0 fail-mode=secure

创建端口p0并配置其OpenFlow端口编号为100

1	ovs-vsctl add-port br0 p0 -- set Interface p0 ofport_request=$i

设置端口设备类型为internal

1	ovs-vsctl set Interface p0 type=internal

查看创建的结果

[root@k8s201 ~]# ovs-vsctl show
aea2e0f0-9994-4703-9ff0-9ec12f3a1d50
    Bridge "br0"
        fail_mode: secure
        Port "p1"
            Interface "p1"
        Port "br0"
            Interface "br0"
                type: internal
        Port "p3"
            Interface "p3"
        Port "p2"
            Interface "p2"
        Port "p4"
            Interface "p4"
    ovs_version: "2.0.0"
[root@k8s201 ~]#

查看所有的 flow table
1
ovs-ofctl dump-tables br0

查看流表

[root@k8s201 ~]# ovs-ofctl dump-flows br0
NXST_FLOW reply (xid=0x4):
 cookie=0x0, duration=7310.456s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7310, priority=0 actions=resubmit(,1)
 cookie=0x0, duration=7357.2s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7357, dl_src=01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00 actions=drop
 cookie=0x0, duration=7348.329s, table=0, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=7348, dl_dst=01:80:c2:00:00:00/ff:ff:ff:ff:ff:f0 actions=drop

  Notes: dump-flows字段解释
  
      Cookie：流规则标识。
      
      duration：流表项创建持续的时间（单位是秒）。
      
      table：流表项所属的table编号。
      
      n_packets：此流表项匹配到的报文数。
      
      n_bytes：此流表项匹配到的字节数。
      
      idle_age：此流表项从最后一个匹配的报文到现在空闲的时间。
      
      hard_age：此流表项从最后一次被创建或修改到现在持续的时间。
      
      Priority：流表项的优先级，数字越大优先级越高，范围是：0~7。

删除OpenFlow端口号为100的所有流表项
1
ovs-ofctl del-flows br0 "in_port=100"

屏蔽广播包

1	ovs-ofctl add-flow br0 "table=0, dl_src=01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00, actions=drop"

开启stp支持

1	ovs-vsctl set bridge br0 stp_enable=true

关闭stp

1	ovs-vsctl set bridge br0 stp_enable=false

查询stp
1
ovs-vsctl get bridge br0 stp_enable

设置stp优先级

1	ovs−vsctl set bridge br0 other_config:stp-priority=0x7800

设置stp Cost

1	ovs−vsctl set port eth0 other_config:stp-path-cost=10

移除stp配置

1	ovs−vsctl clear bridge br0 other_config

配置OpenFlow版本

1	ovs-vsctl set bridge ovs-br protocols=OpenFlow12,OpenFlow13

移除openflow支持
1
ovs-vsctl clear bridge br0 protocols
设置接口的vlan编号
1
ovs-vsctl set port p0 tag=30
设置接口为trunk
1
ovs-vsctl set port p0 vlan=trunk
设置trunk允许通过的vlan
1
ovs-vsctl set port p1 trunk=4,5,6
设置网桥的faild-mode
1
ovs-vsctl set-fail-mode ovs-br secure

调试一个数据包的规则

[root@k8s201 ~]# ovs-appctl ofproto/trace br0 in_port=1,dl_src=00:00:00:00:00:01,dl_dst=00:00:00:00:00:02
Flow: metadata=0,in_port=1,vlan_tci=0x0000,dl_src=00:00:00:00:00:01,dl_dst=00:00:00:00:00:02,dl_type=0x0000
Rule: table=0 cookie=0 priority=0
OpenFlow actions=resubmit(,1)

	Resubmitted flow: unchanged
	Resubmitted regs: reg0=0x0 reg1=0x0 reg2=0x0 reg3=0x0 reg4=0x0 reg5=0x0 reg6=0x0 reg7=0x0
	Resubmitted  odp: drop
	No match

Final flow: unchanged
Relevant fields: skb_priority=0,in_port=1,dl_src=00:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00,dl_dst=00:00:00:00:00:00/ff:ff:ff:ff:ff:f0,dl_type=0x0000,nw_frag=no
Datapath actions: drop

查看模块的log配置
1
ovs-appctl vlog/list
配置模块的日志级别
1
ovs-appctl vlog/set dpif:console:dbg

添加flow规则(屏蔽某个ip)

1	ovs-ofctl add-flow xenbr0 idle_timeout=0,dl_type=0x0800,nw_src=119.75.213.50,actions=drop

数据包重定向

1	ovs-ofctl add-flow xenbr0 idle_timeout=0,dl_type=0x0800,nw_proto=1,actions=output:4

更改源ip转发

1	ovs-ofctl add-flow xenbr0 idle_timeout=0,in_port=3,actions=mod_nw_src:211.68.52.32,normal

查看端口的统计信息
1
ovs-ofctl dump-ports br0

查看有哪些网桥,哪些port,哪些interface

root@l-network-1:~# ovs-vsctl list-br
br-ex
br-int
br-tun

root@l-network-1:~# ovs-vsctl list-ports br-tun
patch-int
vxlan-ac1c0509
vxlan-ac1c050d
vxlan-ac1c051c
vxlan-ac1c053f

root@l-network-1:~# ovs-vsctl list-ifaces br-tun
patch-int
vxlan-ac1c0509
vxlan-ac1c050d
vxlan-ac1c051c
vxlan-ac1c053f
# iface与ports同名.

查看某个port,interface属于哪个bridge

root@l-network-1:~# ovs-vsctl port-to-br vxlan-ac1c0509
br-tun
root@l-network-1:~# ovs-vsctl iface-to-br vxlan-ac1c0509
br-tun

流表常用字段

常见actions

参考: http://fishcried.com/2016-02-09/openvswitch-ops-guide/
参考: https://opengers.github.io/openstack/openstack-base-openflow-in-openvswitch/
参考: https://opengers.github.io/openstack/openstack-base-use-openvswitch/
实验: https://vcpu.me/openvswitch/

原文作者：Tobey

原文链接：http://xiangyu123.github.io/2018/10/19/openvswitch-intro/

发表日期：October 19th 2018, 11:48:27 pm

更新日期：October 20th 2018, 12:22:16 am

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缺失模块。
1、请确保node版本大于6.2
2、在博客根目录（注意不是archer根目录）执行以下命令：
npm i hexo-generator-json-content --save
3、在根目录_config.yml里添加配置：

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