SDN软件交换机OVS笔记

OVS

OpenvSwitch 以其丰富的功能，作为多层虚拟交换机，已经广泛应用于云环境中。Open vSwitch的主要功能是为物理机上的VM提供二层网络接入，和云环境中的其它物理交换机并行工作在Layer 2。

在早期OVS的版本中，为缓解多级流表查表慢的问题，OVS在内核态采用Microflow Cache方法。Microflow Cache是基于Hash的精确匹配查表（O(1)），表项缓存了多级查表的结果，维护的是每条链接粒度的状态。Microflow Cache减少了报文进用户态查多级表的次数。一条流的首报文进入用户态查表后，后续的报文都会命中内核中的Microflow Cache，加快了查表速度。但是对于大量短流的网络环境来说，Microflow Cache命中率很低，导致大部分报文仍然需要到用户态进行多级流表查找，因此转发性能提升有限。

而后，为了解决Mircoflow Cache存在的问题，OVS采用Megaflow Cache代替了Mircoflow Cache。与Mircoflow Cache的精确Hash查表不同，Megaflow Cache支持带通配的查表，所以可减少报文至用户空间查表的次数。庾志辉的博客中当时分析的就是关于megaflow的数据结构和查表流程，相关内容不在此赘述，请看上文中的链接。但是，由于OVS采用元组空间搜索（下文介绍）实现Megaflow Cache的查找，所以平均查表次数为元组表的数量的一半。假设元组空间搜索的元组表链为m，那么平均查表开销为O(m/2)。Mircoflow Cache和Megaflow Cache查表开销对比为O(1)< O(m/2)。因此，Megaflow Cache相比于Mircoflow Cache，尽管减少了报文进用户空间查表的次数，但是增加了报文在内核态查表的次数。

为此，OVS当前版本采用Megaflow Cache+Microflow Cache的流Cache组织形式，仍保留了Microflow Cache作为一级Cache，即报文进入后首先查这一级Cache。只不过这个Microflow Cache含义与原来的Microflow Cache不同。原来的Microflow Cache是一个实际存在的精确Hash表，但是最新版本中的Microflow Cache不是一个表，而是一个索引值，指向的是最近一次查Megaflow Cache表项。那么报文的首次查表就不需要进行线性地链式搜索，可直接对应到其中一张Megaflow的元组表。这三个阶段的查表开销如表所示。

当一个数据包到达网卡的时候，首先要经过内核Openvswitch.ko，流表Flow Table在内核中有一份，通过key查找内核中的flow table，即可以得到action，然后执行action之后，直接发送这个包，只有在内核无法查找到流表项的时候，才会到用户态查找用户态的流表。仅仅查找内核中flow table的情况被称为fast path；需要查找用户态中flow table的情况被称为slow path. 

下图想用来阐述skb在流表查询中依赖了哪些数据，通过哪些数据完成了flow的查找。 

PS：如果有多个箭头输入，表示要获取该框的内容需要依赖多个信息。

转自：https://blog.csdn.net/qq_15437629/article/details/77887910