OVS 简介

Open vSwitch 是什么？

Open vSwitch(以下简称 OVS)是一个用 C 语言开发的多层虚拟交换机，使用 Apcahe 2 开源许可证，现如今基本上已经成为了开源 SDN （软件定义网络）基础设施层的事实标准。

OVS 支持哪些功能？

支持 NetFlow 、sFlow(R)、IPFIX 、SPAN 、RSPAN 和 GRE 隧道镜像等多种流量监控协议
支持 LACP (IEEE 802.1AX-2008)
支持标准 802.1Q VLAN 协议，允许端口配置 trunk 模式
支持组播
支持 BFD 和 802.1ag 链路监控
支持 STP （ IEEE 802.1D-1998 ）和 RSTP （ IEEE 802.1D-2004 ）
支持细粒度的 QoS （服务质量）配置
支持 HFSC qdisc
支持接管每一个虚拟机的流量
支持基于源 MAC 的负载均衡、主备模式和 L4 哈希的端口绑带
支持 OpenFlow 协议（包含了很多对虚拟化的扩展）
支持 IPv6
支持多种隧道协议（ GRE 、VXLAN 、STT 、Geneve 和 IPsec ）
支持 C 和 Python 的远程配置协议
支持内核和用户空间的转发引擎选项
具有流缓存引擎的多表转发管道
转发层抽象以简化向新软件和硬件平台的移植

OVS 的术语解释

Bridge

中文名称网桥，一个 Bridge 代表一个以太网交换机（ Switch ），一台主机中可以创建一个或多个 Bridge，Bridge 可以根据一定的规则，把某一个端口接收到的数据报文转发到另一个或多个端口上，也可以修改或者丢弃数据报文。

Port

中文名称端口，需要注意的是它和 TCP 里面的端口不是同样的概念，它更像是物理交换机上面的插口，可以接水晶头的那种。Port 隶属于 Bridge，必须先添加了 Bridge 才能在 Bridge 上添加 Port 。Port 有以下几种类型：

Normal

用户可以把操作系统中已有的网卡添加到 Open vSwicth 上，Open vSwitct 会自动生成一个同名的 Port 开处理这张网卡进和出的数据报文。

不过需要注意的是这种方式添加的 Port 不支持分配 IP 地址，如果之前网卡上配置的有 IP，挂载到 OVS 上面之后将不可访问。此类型的 Port 常用于 VLAN 模式的多台物理主机相连的那个口，交换机一端属于 Trunk 模式。
Internal

当 Port 的类型是 Internal 时，OVS 会自动创建一个虚拟网卡（ Interface ），此端口收到的数据报文都会转发给这块网卡，从这块网卡发出的数据报文也会通过 Port 交给 OVS 处理。当 OVS 创建一个新的网桥时，会自动创建一个与网桥同名的 Internal Port，同时也会创建一个与网桥同名的 Interface，因此可以通过 ip 命令在操作系统中查看到这张虚拟网卡，但是状态是 down 的。
Patch

Patch Port 和 veth pair 功能相同，总是成双成对的出现，在其中一端收到的数据报文会被转发到另一个 Patch Port 上，就像是一根网线一样。Patch Port 常用于连接两个 Bridge，这样两个网桥就和一个网桥一样了。
Tunnel

OVS 支持 GRE 、VXLAN 、STT 、Geneve 和 IPsec 隧道协议，这些隧道协议就是 overlay 网络的基础协议，通过对物理网络做的一层封装和扩展，解决了二层网络数量不足的问题，最大限度的减少对底层物理网络拓扑的依赖性，同时也最大限度的增加了对网络的控制。

Interface

（ iface/接口）接口是 OVS 与操作系统交换数据报文的组件，一个接口即是操作系统上的一块网卡，这个网卡可能是 OVS 生成的虚拟网卡，也有可能是挂载在 OVS 上的物理网卡，操作系统上的虚拟网卡（ TUN/TAP ）也可以被挂载在 OVS 上。

Controller

OpenFlow 控制器，OVS 可以接收一个或者多个 OpenFlow 控制器的管理，功能主要是下发流表，控制转发规则。

Flow

流表是 OVS 进行数据转发的核心功能，定义了端口之间转发数据报文的规则，一条流表规则主要分为匹配和动作两部分，匹配部分决定哪些数据报文需要被处理，动作决定了匹配到的数据报文该如何处理。

OVS 常用操作

安装

yum install openvswitch
systemctl enable openvswitch
systemctl start openvswitch

如果当前软件源中没有 openvswitch，可以通过阿里云官方镜像站下载和操作系统版本对应的 rpm 包到本地再安装。示例命令： yum localinstall openvswitch-2.9.0-3.el7.x86_64.rpm

Bridge 操作

添加网桥

ovs-vsctl add-br br-int

查询网桥列表

ovs-vsctl list-br

删除网桥

ovs-vsctl del-br br-int

Port 操作

Normal Port

# 将物理网卡 eth0 添加到网桥 br-int 上
ovs-vsctl add-port br-int eth0
# 移除网桥 br-int 上的 Port
ovs-vsctl del-port br-int eth0

Internal Port

# 添加 Internal Port 
ovs-vsctl add-port br-int vnet0 -- set Interface vnet0 type=internal
# 把网卡 vnet0 启动并配置 IP
ip link set vnet0 up
ip addr add 192.168.0.1/24 dev vnet0
# 设置 VLAN tag
ovs-vsctl set Port vnet0 tag=100
# 移除 vnet0 上面的 VLAN tag 配置
ovs-vsctl remove Port vnet0 tag 100
# 设置 vnet0 允许通过的 VLAN tag
ovs-vsctl set Port vnet0 trunks=100,200
# 移除 vnet0 允许通过的的 VLAN tag 配置
ovs-vsctl remove Port vnet0 trunks 100,200

Patch Port

ovs-vsctl add-br br0
ovs-vsctl add-br br1
ovs-vsctl \
-- add-port br0 patch0 -- set interface patch0 type=patch options:peer=patch1 \
-- add-port br1 patch1 -- set interface patch1 type=patch options:peer=patch0

Tunnel Port

#主机 10.1.7.21 上
ovs-vsctl add-br br-tun
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx01 -- set Interface vxlan-vx01 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.22 options:key=flow
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx02 -- set Interface vxlan-vx02 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.23 options:key=flow

#主机 10.1.7.22 上
ovs-vsctl add-br br-tun
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx01 -- set Interface vxlan-vx01 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.21 options:key=flow
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx02 -- set Interface vxlan-vx02 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.23 options:key=flow

#主机 10.1.7.23 上
ovs-vsctl add-br br-tun
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx01 -- set Interface vxlan-vx01 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.21 options:key=flow
ovs-vsctl add-port br-tun vxlan-vx02 -- set Interface vxlan-vx02 type=vxlan options:remote_ip=10.1.7.22 options:key=flow

其他基本操作

# 设置 VLAN mode
ovs-vsctl set port <port name> VLAN_mode=trunk|access|native-tagged|native-untagged
# 设置 VLAN tag
ovs-vsctl set port <port name> tag=<1-4095>
# 设置 VLAN trunk
ovs-vsctl set port <port name> trunk=100,200
# 移除 Port 的属性
ovs-vsctl remove port <port name> <property name> <property value>
# 查看 Port 的属性
ovs-vsctl list interface <port name>

接下来我们将使用 OVS 来实现单机和多台物理服务器下的虚拟 VLAN 网络。

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Open vSwitch 入门实践（1）简介