Open vSwitch-01

Open vSwitch 是什麼？

來源於：https://zhuanlan.zhihu.com/p/336487371

Open vSwitch(以下簡稱OVS)是一個用C語言開發的多層虛擬交換機，使用Apcahe 2開源許可證，現如今基本上已經成爲了開源SDN（軟件定義網絡）基礎設施層的事實標準。

OVS支持哪些功能？

• 支持NetFlow、sFlow(R)、IPFIX、SPAN、RSPAN和GRE隧道鏡像等多種流量監控協議
• 支持LACP (IEEE 802.1AX-2008)
• 支持標準802.1Q VLAN協議，允許端口配置trunk模式
• 支持組播
• 支持BFD和802.1ag鏈路監控
• 支持STP（IEEE 802.1D-1998）和RSTP（IEEE 802.1D-2004）
• 支持細粒度的QoS（服務質量）配置
• 支持HFSC qdisc
• 支持接管每一個虛擬機的流量
• 支持基於源MAC的負載均衡、主備模式和L4哈希的端口綁帶
• 支持OpenFlow協議（包含了很多對虛擬化的擴展）
• 支持IPv6
• 支持多種隧道協議（GRE、VXLAN、STT、Geneve和IPsec）
• 支持C和Python的遠程配置協議
• 支持內核和用戶空間的轉發引擎選項
• 具有流緩存引擎的多表轉發管道
• 轉發層抽象以簡化向新軟件和硬件平臺的移植

OVS的術語解釋

Bridge

中文名稱網橋，一個Bridge代表一個以太網交換機（Switch），一臺主機中可以創建一個或多個Bridge，Bridge可以根據一定的規則，把某一個端口接收到的數據報文轉發到另一個或多個端口上，也可以修改或者丟棄數據報文。

Port

中文名稱端口，需要注意的是它和TCP裏面的端口不是同樣的概念，它更像是物理交換機上面的插口，可以接水晶頭的那種。Port隸屬於Bridge，必須先添加了Bridge才能在Bridge上添加Port。Port有以下幾種類型：

• Normal
  用戶可以把操作系統中已有的網卡添加到Open vSwitch上，Open vSwitch會自動生成一個同名的Port開處理這張網卡進和出的數據報文。
  不過需要注意的是這種方式添加的Port不支持分配IP地址，如果之前網卡上配置的有IP，掛載到OVS上面之後將不可訪問。此類型的Port常用於VLAN模式的多臺物理主機相連的那個口，交換機一端屬於Trunk模式。
  
  
• Internal
  當Port的類型是Internal時，OVS會自動創建一個虛擬網卡（Interface），此端口收到的數據報文都會轉發給這塊網卡，從這塊網卡發出的數據報文也會通過Port交給OVS處理。當OVS創建一個新的網橋時，會自動創建一個與網橋同名的Internal Port，同時也會創建一個與網橋同名的Interface，因此可以通過ip命令在操作系統中查看到這張虛擬網卡，但是狀態是down的。
• Patch
  Patch Port和veth pair功能相同，總是成雙成對的出現，在其中一端收到的數據報文會被轉發到另一個Patch Port上，就像是一根網線一樣。Patch Port常用於連接兩個Bridge，這樣兩個網橋就和一個網橋一樣了。
• Tunnel
  OVS 支持 GRE、VXLAN、STT、Geneve和IPsec隧道協議，這些隧道協議就是overlay網絡的基礎協議，通過對物理網絡做的一層封裝和擴展，解決了二層網絡數量不足的問題，最大限度的減少對底層物理網絡拓撲的依賴性，同時也最大限度的增加了對網絡的控制。

Interface

（iface/接口）接口是OVS與操作系統交換數據報文的組件，一個接口即是操作系統上的一塊網卡，這個網卡可能是OVS生成的虛擬網卡，也有可能是掛載在OVS上的物理網卡，操作系統上的虛擬網卡（TUN/TAP）也可以被掛載在OVS上。

Controller

OpenFlow控制器，OVS可以接收一個或者多個OpenFlow控制器的管理，功能主要是下發流表，控制轉發規則。

Flow

流表是OVS進行數據轉發的核心功能，定義了端口之間轉發數據報文的規則，一條流表規則主要分爲匹配和動作兩部分，匹配部分決定哪些數據報文需要被處理，動作決定了匹配到的數據報文該如何處理。

OVS常用操作

安裝

yum install openvswitch
systemctl enable openvswitch
systemctl start openvswitch

如果當前軟件源中沒有openvswitch，可以通過阿里雲官方鏡像站下載和操作系統版本對應的rpm包到本地再安裝。 示例命令： yum localinstall openvswitch-2.9.0-3.el7.x86_64.rpm

Bridge 操作

添加網橋

ovs-vsctl add-br br-int

查詢網橋列表

ovs-vsctl list-br

刪除網橋

ovs-vsctl del-br br-int

Port 操作

• Normal Port

# 將物理網卡eth0添加到網橋br-int上
ovs-vsctl add-port br-int eth0
# 移除網橋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
# 把網卡vnet0啓動並配置IP
ip link set vnet0 up
ip addr add 192.168.0.1/24 dev vnet0
# 設置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
# 設置vnet0允許通過的VLAN tag
ovs-vsctl set Port vnet0 trunks=100,200
# 移除vnet0允許通過的的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

#主機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

#主機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

#主機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

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

接下來我們將使用OVS來實現單機和多臺物理服務器下的虛擬VLAN網絡