【OpenvSwitch】1-匹配流程

版本：OVS 1.7.1

简称：dp->datapath, of->OpenFlow, sw->switch

背景：

• 报文匹配的流程可以说是对一个switch效率影响最大的地方，现在已经有很多厂家（包括一些研究院）说可以做到比OVS效率高十倍的流表匹配。
• 当然这是有可能的，毕竟都是纯软件，非常容易创新。而ovs也没有做多级流表，跟of标准上不一定比得过别人。我们接下来就分析一下OVS的匹配流程。

TIPS：

• 整体的匹配逻辑很简单，都是OpenFlow规定好的。
• 报文通过dp时先查找精确匹配表（facet），如果找不到，那么进行upcall，上送到用户态。
• 在用户态会查找模糊匹配表（table），这个地方可以说是较没有效率的地方。下面我们看一看具体的代码。

调用流程（内核）：

ovs_vport_receive->ovs_dp_process_received_packet->ovs_flow_tbl_lookup->ovs_dp_upcall->queue_userspace_packet

调用流程（用户态）：

handle_miss_upcalls->handle_flow_miss->rule_dpif_lookup->rule_dpif_lookup__->classifier_lookup->find_match

1. 在handle_miss_upcalls里解析了报文，生成了报文的精确匹配项，如果我们把它遮盖掉（mask）一部分，那么它就是一个模糊匹配的flow了。实际上ovs也就是这么做的。
2. 注意到每个flow table拥有一个cls，一个cls拥有多个cls_table，cls_table中拥有mask完全一致的flow。
3. 而在find_match中，ovs将精确匹配项对应cls_table的mask位置0，然后通过hash查找是否有匹配的flow。

关键代码：

/* 在'cls'中取出优先级最高的匹配'flow'.
 * 如果'cls'中无匹配'flow'则返回空指针.  如果多条rule
 * 匹配'flow'且优先级相同, 随便拿一条. */
struct cls_rule *
classifier_lookup(const struct classifier *cls, const struct flow *flow)
{
    struct cls_table *table;
    struct cls_rule *best;
    best = NULL;
    HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
        struct cls_rule *rule = find_match(table, flow);
        if (rule && (!best || rule->priority > best->priority)) {
            best = rule;
        }
    }
    return best;
}

static struct cls_rule *
find_match(const struct cls_table *table, const struct flow *flow)
{
    struct cls_rule *rule;
    //如果cls_table是获取所有流的（掩码全0），那么直接尝试匹配
    if (table->is_catchall) {
        HMAP_FOR_EACH (rule, hmap_node, &table->rules) {
            return rule;
        }
    } else {
        struct flow f;

        f = *flow;
        //将table掩码对应的flow位置0（相当于被mask了）
        flow_zero_wildcards(&f, &table->wc);
        //取出hash一致的flow进行迭代
        HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (rule, hmap_node, flow_hash(&f, 0),
                                 &table->rules) {
            //尝试匹配hash对得上的flow，效率不高（里面就是memcmp）
            if (flow_equal(&f, &rule->flow)) {
                return rule;
            }
        }
    }

    return NULL;
}

报文匹配流程图：