SDN 技術指南（四）：Open vSwitch

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摘要: - Open vSwitch 安裝 - Open vSwitch 命令行 - Open vSwitch 運行原理 - Open vSwitch 性能監控

前言

由之前發布的文章知道 Open vSwitch(Open Source Virtual Switch) 是一款基於軟體實現的開源虛擬交換機。

SDN 技術指南（一）: 架構概覽
SDN 技術指南（二）: OpenFlow

Open Source Virtual Switch:Community-Based, Open Source,. Full-Featured Network Operating System.

一、Open vSwitch 安裝

二、Open vSwitch 命令行

2.1 核心概念

Bridge ：網橋，對應一個乙太網交換機（Switch），一個主機中可以創建一個或者多個 Bridge 設備。
Port ：Port 與物理交換機的埠概念類似, 每個 Port 都屬於一個特定的 Bridge 。埠類型：Normal、Internal、Patch、Tunnel。
Interface：介面，對應網卡，即可以是 ovs 生成的虛擬網卡，也可能是掛載在 ovs 的物理網卡。在通常情況下，Port 和 Interface 是一對一的關係, 只有在配置 Port 為 bond 模式後，Port 和 Interface 是一對多的關係。

2.2 基本操作

ovs-vsctl ：查詢和更新 ovs-vswitchd 的配置；
ovs-appctl ：發送命令消息，運行相關 daemon；
ovsdbmonitor ： GUI工具，可以遠程獲取 OVS 資料庫和 OpenFlow 的流表。

3.1 Open vSwitch 內部結構

Open vSwitch 內部分為用戶態和內核態。用戶層（態）為守護程序實現了交換機和流表，是 Open vSwitch 的核心，提供了一些組件去管理交換機，實現資料庫，對內核進行直接管理。主要包含三個守護進程：

ovs-vswitched : 主要模塊，守護進程，包括一個 Linux 內核模塊。
ovsdb-server : 資料庫服務,保存相關配置信息
ovs-brcompatd

數據流(flow) 通過 Open vSwitch 轉發的流程。每收到一個包之後，OVS Kernel Module 將檢查它是否能能命中內核模塊的緩存（flow cache) ，如果命中緩存則交由 kernel 處理；如果不能命中緩存則先發送到用戶空間（ovs-vswitchd process ）進行轉發決策 ——— 基於一系列已經安裝配置的規則庫（OpenFlow rulues）；如果沒有命中任何一條規則，則將包發送給 OpenFlow 控制器處理。一旦做出轉發決策，這個包和轉發動作將傳回 OVS Kernel Module 緩存起來。這條 flow 接下來的包就將命中緩存並直接由 kernel 轉發處理。

openvswitch_mod.ko 是內核態(kernel)的主要模塊完成數據包的查找、轉發、修改等操作，一條 flow 的後續數據包到達 OVS 後將直接交由內核態，使用 openvswitch_mod.ko 中的處理函數對數據包進行處理。

3.2 Open vSwitch 的協議支持情況

GRE-tunneled mirrors: 遠程監控
LACP、VLAN、IGMP、LLDP、BFD、STP、RSTP、QoS、HFSC
Complete IPv6 (Internet Protocol version 6) support
Support for multiple tunneling protocols, including GRE、VXLAN 、STT、IPsec
Multi-table forwarding pipeline with a flow-caching engine

3.3 Open vSwitch 的 OpenFlow 支持情況

ovs-openflowd：一個簡單的 OpenFlow 交換機；
ovs-controller：一個簡單的 OpenFlow 控制器；
ovs-ofctl 查詢和控制 OpenFlow 交換機和控制器；
ovs-pki ：OpenFlow 交換機創建和管理公鑰框架；
ovs-tcpundump：tcpdump 的補丁，解析 OpenFlow 的消息；

Open vSwitch support for OpenFlow 1.1 and beyond is a work in progress.>>> OpenFlow Support in Open vSwitch

四、Open vSwitch 性能監控

「If you can』t measure it, you can』t improve it」 —— Lord Kelvin

4.1 sFlow 監控示例

啟動分析器 sFlow Analyzer (以 sFlow-RT 為例)

Connect Normal Switch to sFlow Analyzer

Connect Open vSwitch to sFlow Analyzer

4.2 Connect Open vSwitch to OpenFlow controller

4.3 Traffic analytics : sFlow vs NetFlow

sFlow does not use flow cache, so realtime charts more accurately reflect traffic trend
NetFlow spikes caused by flow cache active-timeout for long running connections

專題合輯：Network Engineering

SDN 技術指南（一）: 架構概覽
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