openvswitch中vswitch、Bridge、Datapath

admin

在网络中，交换机和桥都是同一个概念，OVS实现了一个虚拟机的以太交换机，换句话说，OVS也就是实现了一个以太桥。那么，在OVS中，给一个交换机，或者说一个桥，用了一个专业的名词，叫做DataPath！

要了解OVS如何工作，首先需要知道桥的概念:

( `- I. E, ^, [* i网桥也叫做桥接器，连接两个局域网的设备，网桥工作在数据链路层，将两个LAN连接，根据MAC地址来转发帧，可以看成一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据IP地质进行转发）。
$ \! Q  P! O& J( z
网桥的工作原理
网桥处理包遵循以下几条规则：

. v* @1 Q0 N( A: G7 L' G2 j( p在一个接口上接收到的包不会再往那个接口上发送此包。
每个接收到的包都要学习其源MAC地址。
如果数据包是多播或者广播包（通过2层MAC地址确定）则要向接收端口以外的所有端口转发，如果上层协议感兴趣，则还会递交上层处理。
如果数据包的地址不能再CAM表中找到，则向接收端口以外的其他端口转发。
" y% c3 k5 Y; v; z+ R9 V5 l如果CAM表中能找到，则转发给相应端口，如果发送和接收都是统一端口，则不发送。
, @# v( h3 f2 i# L2 [; y) c注意，网桥是以混杂模式工作的。关于网桥更多，请查阅相关资料。

! q+ v- W/ U" a& G6 Y2 {% B. f8 iOVS中的bridge
上面，说到，一个桥就是一个交换机。例如，在OVS中:
2 [/ V9 K* ~; P( d4 g
0 b5 O5 P2 O7 H: eroot@localhost:~# ovs-vsctl add-br br0
root@localhost:~# ifconfig br0
      br0    Link encap:Ethernet  HWaddr 1a:09:56:ea:0b:49  
      inet6 addr: fe80::1809:56ff:feea:b49/64 Scope:Link
5 r% M* I- Q2 ~9 D$ Q      UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
      RX packets:1584 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
      TX packets:6 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
      collisions:0 txqueuelen:0
. P9 _0 E% r( G! K+ x      RX bytes:316502 (316.5 KB)  TX bytes:468 (468.0 B)
当我们创建了一个交换机（网桥）以后，此时网络功能不受影响，但是会产生一个虚拟网卡，名字就是网桥的名称（br-int），之所以会产生一个虚拟网卡，是为了实现接下来的网桥（交换机）功能。有了这个交换机以后，还需要为这个交换机增加端口(port)，一个端口，就是一个物理网卡，当网卡加入到这个交换机之后，其工作方式就和普通交换机的一个端口的工作方式类似了。

root@localhost:~# ovs-vsctl add-port br0 port
这里要特别注意，网卡加入网桥以后，要按照网桥的工作标准工作，那么加入的一个端口就必须是以混杂模式工作，工作在链路层，处理2层的帧，所以这个port就不需要配置IP了。（你没见过哪个交换的端口有IP的吧）
1 X$ ^: k% V2 |$ B' Q& ]/ b
! V, p1 J0 u3 u4 b% N那么接下来你可能会问，通常的交换机不都是有一个管理接口，可以telnet到交换机上进行配置吧，那么在OVS中创建的虚拟交换机有木有这种呢，有的！上面既然创建交换机brname的时候产生了一个虚拟网口 br-int，那么，你给这个虚拟网卡配置了IP以后，就相当于给交换机的管理接口配置了IP，此时一个正常的虚拟交换机就搞定了。

1 y1 C" `4 Q6 e8 F" N6 R/ Croot@localhost:~# ip address add 192.168.1.1/24 dev br0
7 w0 s% l5 W& }# ~( m最后，我们来看看一个br的具体信息：
4 C" a% M& }; Z+ a- r
* x, ]( S9 F1 J7 h# E7 ]# g" qroot@localhost:~# ovs-vsctl show
3 b! T: y% ~4 A: b! @bc12c8d2-6900-42dd-9c1c-30e8ecb99a1b
Bridge "br0"
- o- J3 R$ J) G6 p    Port "eth0"
- G$ V! a4 @& b  c/ v8 e# m        Interface "eth0"
" M8 F' E" j$ ~+ j$ p% L    Port "br0"
        Interface "br0"
            type: internal
ovs_version: "1.4.0+build0"
9 x, A; x0 l, U9 }2 u: ]首先，这里显示了一个名为br0的桥（交换机），这个交换机有两个接口,一个是eth0，一个是br0，上面说到，创建桥的时候会创建一个和桥名字一样的接口，并自动作为该桥的一个端口，那么这个虚拟接口的作用，一方面是可以作为交换机的管理端口，另一方面也是基于这个虚拟接口，实现了桥的功能。

. n" |7 p* Z- k4 P####　OpenvSwitch的典型工作流程
1 b4 E' ~! A% h6 d* H
这一部分以一个简单的例子，说明在虚拟化环境中OpenvSwitch的典型工作流程。

. N- a9 ~* [6 N; K8 P5 E3 P前面已经说到，OVS主要是用来在虚拟化环境中。实现虚拟机之间通信以及一个虚拟机和外网之间通信，如下是一个典型的结构图：

那么，通常情况下的工作流程如下：
' a; R2 \. y0 T, B+ L0 _" k
logical_model

( t9 V$ ?6 A) K5 c" e% c# U: rVM实例 instance 产生一个数据包并发送至实例内的虚拟网络接口 VNIC，图中就是 instance 中的 eth0.
1 ?2 u& E! a) K2 b这个数据包会传送到物理机上的VNIC接口，如图就是vnet接口。
8 s& ?% V7 y+ \3 T8 p2 j8 Q数据包从 vnet NIC 出来，到达桥（虚拟交换机） br100 上.
+ _, ]9 L+ d9 p3 S数据包经过交换机的处理，从物理节点上的物理接口发出，如图中物理机上的 eth0 .
数据包从 eth0 出去的时候，是按照物理节点上的路由以及默认网关操作的，这个时候该数据包其实已经不受你的控制了。
一般 L2 switch 连接 eth0 的这个口是一个 trunk 口, 因为虚拟机对应的 VNET 往往会设置 VLAN TAG, 可以通过对虚拟机对应的 vnet 打 VALN TAG 来控制虚拟机的网络广播域. 如果跑多个虚拟机的话, 多个虚拟机对应的 vnet 可以设置不同的 vlan tag, 那么这些虚拟机的数据包从 eth0(4)出去的时候, 会带上TAG标记. 这样也就必须是 trunk 口才行.