Open vSwitch（OvS）源代码分析之简介

云计算是现在IT行业比较流行的，但真正什么是云计算业界也没有个什么统一的定义（很多公司都是根据自己的利益狭隘的定义云计算），更别说什么标准 规范了。所以现在就有很多人说云计算只不过是个幌子，是个嘘头，没点实用的，嘴上说说而已，虽然我也不太清楚什么叫做云计算，云计算的定义究竟是什么，但 我根据我公司现在做的云计算产品来说，对于云计算服务还是懂些的。我觉得那并不是什么幌子、嘘头，但如果说这云计算技术还不太成熟，我倒还勉强认可的。若 把云计算比作一个人的话，我个人觉得现在它正是二十岁的样子，到三十多岁就算是比较成熟了，所以大概就能想象的到云计算现在的境况了。下面就来简介下实现 云计算的一些技术，我对云计算并没有什么研究，也没能达到从全局的角度来分析云计算技术，更别说从一些更高的位置来分析问题，我所能介绍的仅仅是我一个小 程序员在工作中所遇到的一些和云计算有关的技术，日积月累，希望终有一天能成为云计算“砖家”。

云计算是个全世界的话题，所以也有全世界的能人异士来为实现这个云计算而奋斗。我现阶段遇到的有关云计算的技术就是Open vSwitch、OpenStack技术和docker技术。那就先从Open vSwitch开始介绍起，我会用一系列blog来分析Open vSwitch的相关数据结构和工作流程，以及各个重要模块的分析。所有的介绍都是基于源码的分析，希望对初学着有点用。

Open vSwitch，根据其名就可以知道这是一个开放的虚拟交换机（open virtual switch）；它是实现网络虚拟化SDN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：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；可以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；同时还支持标准的管理接口和协议，如 NetFlow、sFlow、SPAN、RSPAN等。

Open vSwtich模块介绍

当前最新代码包主要包括以下模块和特性：

• ovs-vswitchd ：主要模块，实现switch的daemon，包括一个支持流交换的Linux内核模块；

• ovsdb-server ：轻量级数据库服务器，提供ovs-vswitchd获取配置信息；

• ovs-brcompatd ：让ovs-vswitch替换Linux bridge，包括获取bridge ioctls的Linux内核模块；

• ovs-dpctl： 用来配置switch内核模块；

• 一些Scripts and specs： 辅助OvS安装在Citrix XenServer上，作为默认switch；

• ovs-vsctl ：查询和更新ovs-vswitchd的配置；

• ovs-appctl ：发送命令消息，运行相关daemon；

• ovsdbmonitor： GUI工具，可以远程获取OvS数据库和OpenFlow的流表。

• ovs-openflowd：一个简单的OpenFlow交换机；

• ovs-controller：一个简单的OpenFlow控制器；

• ovs-ofctl ：查询和控制OpenFlow交换机和控制器；

• ovs-pki ：OpenFlow交换机创建和管理公钥框架；

• ovs-tcpundump：tcpdump的补丁，解析OpenFlow的消息；

上面是网上提到的一些Open vSwitch的主要模块。其实Open vSwitch中最主要的还是datapath目录下的一些文件。有端口模块vport等，还有关键的逻辑处理模块datapath等，以及flow等流 表模块，最后的还有action动作响应模块，通道模块等等。

Open vSwtich工作流程

一般的数据包在linux网络协议栈中的流向为黑色箭头流向：从网卡上接受到数据包后层层往上分析，最后离开内核态，把数据传送到用户态。当然也有些数据包只是在内核网络协议栈中操作，然后再从某个网卡发出去。

但当其中有openVswitch时，数据包的流向就不一样了。首先是创建一个网桥：ovs-vsctl add-br br0；然后是绑定某个网卡：绑定网卡：ovs-vsctl add-port br0 eth0；这里默认为绑定了eth0网卡。数据包的流向是从网卡eth0上然后到openVswitch的端口vport上进入openVswitch 中，然后根据key值进行流表的匹配。如果匹配成功，则根据流表中对应的action找到其对应的操作方法，完成相应的动作（这个动作有可能是把一个请求 变成应答，也有可能是直接丢弃，也可以自己设计自己的action）；如果匹配不成功，则执行默认的动作，有可能是放回内核网络协议栈中去处理（在创建网 桥时就会相应的创建一个端口连接内核协议栈的）。

其大概工作流程就是这样了，在工作中一般在这几个地方来修改内核代码以达到自己的目的：第一个是在datapath.c中的 ovs_dp_process_received_packet(struct vport *p, struct sk_buff *skb)函数内添加相应的代码来达到自己的目的，因为对于每个数据包来说这个函数都是必经之地；第二个就是自己去设计自己的流表了；第三个和第二个是相 关联的，就是根据流表来设计自己的action，完成自己想要的功能。

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