OVS 和 OVS-DPDK 对比

OVS 目前有两种比较突出的架构，一种是原生的 OVS 架构（使用 kernel 作为 datapath），一种是基于 DPDK 的架构（使用用户空间作为 datapath）。

原生 OVS

原生 OVS 架构如下所示，主要包含两个组件：

• openvswitch.ko ：在内核态负责快速路径的数据转发。转发靠流表来完成，每一个流表都包含很多的匹配项（match fields）和相应的动作（actions）

  • match fields : 定义了能够标识一个数据包的头部字段

  • actions : 定义了能够对这个数据包操作的动作，比如添加或去除 VLAN 标签、修改数据包的某个头部字段，以及控制数据包从端口的进出等等。

• ovs-vswitchd ：在用户态负责慢速路径的数据转发。

  • ofproto: 实现 OpenFlow 交换机

  • netdev: 和网络设备（包括物理的和虚拟的）交互的抽象接口层

  • dpif: 用户空间数据转发路径的实现

OVS-DPDK

基于 DPDK 的 OVS 架构如下所示，其中深色部分的模块就是引入 DPDK 相关的模块。

• dpif-netdev : 用户空间中快速路径的实现，它实现了 dpif  模块 API，可以直接操作 netdev 设备，能够实现数据包在用户空间的快速处理，减少和内核空间的切换开销。

• ofproto-dpif : 实现了 ofproto 模块 API，直接操作 dpif 层。

• netdev-dpdk : 使用 DPDK 库实现了 netdev 模块 API，提供了多种类型的接口，如下：

  • Physical ports(PMDs) : 使用 vfio 或者 igb_uio 实现的端口

  • dpdkvhostuser and dpdkvhostcuse: 使用 librte_vhost 库实现的端口，用户可以基于这两种端口类型创建 vhost-user 和 vhost-cuse 端口来完成用户空间的数据转发，并且能够实现和 VM 的快速通信，只要提供 virtio 后端驱动 vhost 即可，virtio/vhost 被证实是用于 VM 通信的一套快速、安全、标准的接口。

  • dpdkr: 使用 librte_ring 实现，用户可以基于这种端口类型创建 dpdk-ring端口来完成用户空间的数据转发，它能够实现和 VM 之间快速的零拷贝通信（使用 IVSHMEM 或者其他进程间通信方式）

     

两种架构性能对比

那么这两种架构哪种性能更佳呢，不用说，当然是 OVS-DPDK，我们用数据说话，看下下面这份 Intel 做的性能报告（时间是 2015 年，但也具备参考性）。

首先是实验环境参数：

然后看实验拓扑图，包括 physical-to-physical 和 physical-to-virtual-to-physical 两种拓扑：

最后再来看性能对比：

同样包括 physical-to-physical 和 physical-to-virtual-to-physical 两种场景：

可以看到，P2P 的场景，OVS-DPDK 比原生 OVS 性能提高差不多 12 倍。

对于 PVP 的场景，我们增加单核和多核的实验观察，单核的情况，OVS-DPDK 比原生 OVS 提高 7 倍，双核的情况提高接近 13 倍。

基于 DPDK 的 VNF 使用 OVS 作为数据面

基于 OVS-DPDK 的 VNF 架构如下图所示：

DPDK 在其中既加速 OVS 数据平面，又加速 VNF 应用，这种方案由于采用纯软件的形式实现，可编程灵活，DPDK 的参与也使得性能大大提高，基本可以媲美纯硬件的形式。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/We-1j7WZgyu9vHp9UBQVYg

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