Open vSwitch：開(kāi)放虛擬交換

虛擬交換并不是一個(gè)新概念。VMware 開(kāi)創(chuàng)了服務(wù)器虛擬化的先河，它允許虛擬交換機(jī)取代物理交換機(jī)，這意味著在托管 VM 的服務(wù)器上運(yùn)行的軟件堆?？梢赃\(yùn)行連接到虛擬或邏輯以太網(wǎng)端口的交換功能。Open vSwitch （OVS） 等虛擬交換機(jī)與 Linux 中包含的傳統(tǒng)虛擬 L2 網(wǎng)橋之間的主要區(qū)別在于，它們旨在處理高度動(dòng)態(tài)的云環(huán)境，其中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（配置和實(shí)時(shí)）可能需要在使用 vSwitch 實(shí)例的主機(jī)。

雖然有專有的虛擬交換機(jī)解決方案，例如 Cisco Nexus 1000V 和 VMware vSphere 分布式交換機(jī) （vDS），但 Open vSwitch 既是最突出的開(kāi)源替代方案，也是其他開(kāi)源網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目越來(lái)越重要的固定裝置。OVS 適用于 Xen 和 KVM 等 Linux 虛擬機(jī)管理程序，是 Xen Cloud Platform 和 XenServer 6.0 中的默認(rèn)設(shè)置，并集成到 OpenStack 中，我們將在本系列的后續(xù)部分中對(duì)其進(jìn)行介紹。內(nèi)核數(shù)據(jù)路徑模塊現(xiàn)在也直接包含在 Linux 中。

OVS 旨在通過(guò) OpenFlow 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和通過(guò) Open vSwitch 數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)議進(jìn)行管理，它充當(dāng)軟交換機(jī)，還能夠?qū)?shù)據(jù)平面處理卸載到網(wǎng)絡(luò)接口控制器 （NIC） 或外部硬件交換機(jī)上的交換芯片上。它的一些重要功能包括：

· 支持VXLAN、IPsec等隧道協(xié)議

· OpenFlow 兼容性，包括許多虛擬化擴(kuò)展

·每個(gè)虛擬機(jī)接口的流量監(jiān)管。

· 使用鏈路聚合控制協(xié)議 （LACP） 進(jìn)行鏈路聚合

· 與 IPv6 的兼容性

Open vSwitch的設(shè)計(jì)

Open vSwitch 主要由一些存在于用戶空間中的控制平面組件以及處理實(shí)際數(shù)據(jù)平面功能的內(nèi)核模塊組成。

· ovs-vswitchd：最重要的組件是運(yùn)行交換機(jī)的Ovs-vswitchd。它通過(guò) netlink 協(xié)議直接與 OVS 內(nèi)核模塊對(duì)話。如果內(nèi)核處理的出站數(shù)據(jù)包沒(méi)有決定如何轉(zhuǎn)發(fā)的緩存條目，內(nèi)核會(huì)向 Ovs-vswitchd 發(fā)送消息，后者會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與相關(guān)數(shù)據(jù)包匹配的流表?xiàng)l目。 轉(zhuǎn)發(fā)指令返回給內(nèi)核，內(nèi)核建立一個(gè)緩存條目。ovs-vswitchd 也可以與 OpenFlow 控制器通信。

· Ovs-dbserver：此服務(wù)器支持 Ovs-vswitchd 的管理平面功能，通常使用 OVS 的 OVSDB 模式存儲(chǔ)所有配置更改。它向用于配置交換機(jī)的外部 OVS 客戶端提供基于 JSON-RPC 的 OVSDB 協(xié)議。

與 Cisco Nexus 1000V 或 VMware 的解決方案不同，OVS 沒(méi)有本地 SDN 控制器。它被設(shè)計(jì)為與第三方控制器和云編排器一起使用，因此可以使用 OpenDaylight 或 OpenStack Neutron OpenFlow 和 OVSDB 插件。

開(kāi)放 vSwitch 和 SDN

OVS 在 SDN 創(chuàng)新的進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用，因?yàn)樗乳_(kāi)放又高性能。

“Open vSwitch 是OpenStack 部署中最受歡迎的網(wǎng)絡(luò)后端，并被廣泛接受為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) OpenFlow 實(shí)現(xiàn)，”O(jiān)VS 貢獻(xiàn)者 Justin Pettit、Ben Pfaff 和 Ethan Jackson 在 Network Heresy 的一篇文章中解釋道?！耙?Open vSwitch 取得成功，它不僅必須具有高度可編程性和通用性，還必須非?？?。在過(guò)去的幾年里，我們的開(kāi)發(fā)工作正是集中在這種緊張關(guān)系上——構(gòu)建一個(gè)不會(huì)影響通用性或速度的軟件交換機(jī)。”

在過(guò)去的幾個(gè)版本中，OVS 的性能有了顯著提高。例如，允許內(nèi)核向 ovs-vswitchd 發(fā)送更少異常的內(nèi)核緩存 megaflow 支持（基于字段通配符）等功能，以及 ovs-vswitchd 中的分類器改進(jìn)（如優(yōu)先級(jí)排序、分階段查找和前綴跟蹤）顯著減少進(jìn)入內(nèi)核的兆流數(shù)量從數(shù)百萬(wàn)增加到數(shù)十。OVS 2.0 還使 ovs-vswitchd 成為一個(gè)多線程進(jìn)程，并能夠更好地分離實(shí)時(shí)和管理平面任務(wù)。

要點(diǎn)： Open vSwitch 是一個(gè)著名的基于 Linux 的虛擬交換機(jī)的開(kāi)源項(xiàng)目。作為 Cisco 和 VMware 解決方案的替代方案，它是主要的創(chuàng)新平臺(tái)和公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式交換機(jī)，可與 OpenFlow 一起使用。主要特性包括其對(duì) OpenFlow 控制平面的利用、其用于管理平面的高度靈活的 OVSDB 協(xié)議、將數(shù)據(jù)平面處理卸載到硬件的能力，以及其高性能設(shè)計(jì)和隨時(shí)間推移的進(jìn)步。

審核編輯：郭婷