OpenvSwitch分析（一）

一、前言：

       随着SDN的发展，现在南向接口OpenFlow协议也用得越来越多，但是在平时研究SDN的时候，由于能简单支持OpenFlow协议的交换机本身就屈指可数，更不要说在实际应用中的各种复杂需求了，因而虚拟交换机得到了很大的发展。我准备从OpenvSwitch（简称为OVS，下面都简化为OVS）来入手来介绍其相关的数据结构和工作机制。我会直接从源码开始，了解网络协议栈的实现，理解OVS的具体实现，当然这需要一系列的博客才能分析完。OVS的最新信息具体见http://openvswitch.org/和https://github.com/horms/openvswitch。

       虚拟交换机是实现云计算和网络虚拟化的基础。它是在开源的Apache2.0许可下的产品级质量的多层虚拟交换标准。设计这个Open vSwitch的目的是为了解决物理交换机存在的一些局限性，如：

• Open vSwitch较物理交换机而言有着更低的成本和更高的工作效率；
• 一个虚拟交换机可以有几十个端口来连接虚拟机，而Open vSwitch本身占用的资源也非常小；
• 根据自己的选择灵活的配置，可以对数据包进行接收分析处理；
• 支持标准的管理接口和协议，如NetFlow、sFlow、SPAN、RSPAN等

二、OVS的代码模块

       我研究的OpenvSwitch是目前最新版本的，下载网址是http://openvswitch.org/releases/openvswitch-2.3.0.tar.gz。

       安装完最新版的2.3.0的OVS源码后，首先来分析里面包括哪些文件信息：

其中：

Install相关文件：对应到各种应用场景下的安装指导；

Introduce说明文件：

• AUTHORS：作者信息；
• CodingStyle：编程风格建议；
• COPYING：许可说明；
• DESIGN：设计原则；
• FAQ：常见问题解答；
• NEWS、NOTICE、README、README-lisp、README-BUGS、WHY-OVS见字面意思就可以了。

其他文件：

• IntegrationGuide：集成到其他Hypervisor；
• PORING：移植说明；
• third-party：支持第三方的插件，包括让tcpdump支持解析of协议的补丁；
• tests：测试代码；
• utilities：小工具，包括用户操作命令，例如ovs-dpctl、ovs-ofctl、ovs-controller、ovs-vsctl等；
• xenserver：xenserver集成信息。

配置文件：

• acinclude.m4：宏定义文件，供aclocal使用；
• configure.ac：autoconf的宏文件；
• boot.sh：执行autoreconf命令；
• 子目录：bulid-aux、m4
• Makefile.am：整体的automake配置文件；
• manpages.mk：自动生成的man的配置文件；

核心代码文件：

• datapath：ovs datapath代码目录；
• vswitchd：ovs-switchd程序代码；
• ovsdb：ovs数据库管理代码；
• include：头文件代码目录；
• lib：库文件目录；
• ofproto：解析openflow协议；

以上基本上所有的文件都以知道大体上属于哪类文件，执行哪些功能。但更细致的需要通过研究代码才能够很好地理解。

三、OVS的工作过程：

虽然OVS是个虚拟交换机，但是它拥有物理交换机的功能，一般在LINUX内核中进行设计，下图能够很好地阐述OVS的工作过程：

       在物理交换机里面，数据流如黑色箭头所示，从网卡出发的数据包，经过层层解析，最后到达用户层。而在虚拟交换机里数据流如红色箭头所示，从网卡出发的数据包需要首先建立一个网桥：ovs-vsctl add-br br0，然后将网桥与网卡绑定起来：ovs-vsctl add-port br0 eth0.所以数据包从eth0出来后，通过vPort进入OpenvSwitch中，然后根据key值进行流表匹配，如果匹配成功，则根据流表所对应的action来进行处理；如果匹配不成功，有可能是在内核网络协议栈中进行处理（原因在于创建网桥时就会相应创建一个端口连接内核协议栈）。

更多的分析暂时还不能做出很好地总结，需要在分析代码，再进行总结。