Open vSwitch 入门实践（1）简介

[FreeEx]

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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