Open vSwitch：開放虛擬交換

虛擬交換并不是一個新概念。VMware 開創(chuàng)了服務(wù)器虛擬化的先河，它允許虛擬交換機取代物理交換機，這意味著在托管 VM 的服務(wù)器上運行的軟件堆?？梢赃\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態(tài)的云環(huán)境，其中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（配置和實時）可能需要在使用 vSwitch 實例的主機。

雖然有專有的虛擬交換機解決方案，例如 Cisco Nexus 1000V 和 VMware vSphere 分布式交換機 （vDS），但 Open vSwitch 既是最突出的開源替代方案，也是其他開源網(wǎng)絡(luò)項目越來越重要的固定裝置。OVS 適用于 Xen 和 KVM 等 Linux 虛擬機管理程序，是 Xen Cloud Platform 和 XenServer 6.0 中的默認設(shè)置，并集成到 OpenStack 中，我們將在本系列的后續(xù)部分中對其進行介紹。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 OpenFlow 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和通過 Open vSwitch 數(shù)據(jù)庫協(xié)議進行管理，它充當(dāng)軟交換機，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，包括許多虛擬化擴展

·每個虛擬機接口的流量監(jiān)管。

· 使用鏈路聚合控制協(xié)議 （LACP） 進行鏈路聚合

· 與 IPv6 的兼容性

Open vSwitch的設(shè)計

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：最重要的組件是運行交換機的Ovs-vswitchd。它通過 netlink 協(xié)議直接與 OVS 內(nèi)核模塊對話。如果內(nèi)核處理的出站數(shù)據(jù)包沒有決定如何轉(zhuǎn)發(fā)的緩存條目，內(nèi)核會向 Ovs-vswitchd 發(fā)送消息，后者會在數(shù)據(jù)庫中查找與相關(guān)數(shù)據(jù)包匹配的流表條目。 轉(zhuǎn)發(fā)指令返回給內(nèi)核，內(nèi)核建立一個緩存條目。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 模式存儲所有配置更改。它向用于配置交換機的外部 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 沒有本地 SDN 控制器。它被設(shè)計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。

開放 vSwitch 和 SDN

OVS 在 SDN 創(chuàng)新的進程中發(fā)揮了重要作用，因為它既開放又高性能。

“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上的標(biāo)準(zhǔn) OpenFlow 實現(xiàn)，”O(jiān)VS 貢獻者 Justin Pettit、Ben Pfaff 和 Ethan Jackson 在 Network Heresy 的一篇文章中解釋道。“要使 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?？臁Ｔ谶^去的幾年里，我們的開發(fā)工作正是集中在這種緊張關(guān)系上——構(gòu)建一個不會影響通用性或速度的軟件交換機。”

在過去的幾個版本中，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（如優(yōu)先級排序、分階段查找和前綴跟蹤）顯著減少進入內(nèi)核的兆流數(shù)量從數(shù)百萬增加到數(shù)十。OVS 2.0 還使 ovs-vswitchd 成為一個多線程進程，并能夠更好地分離實時和管理平面任務(wù)。

要點： Open vSwitch 是一個著名的基于 Linux 的虛擬交換機的開源項目。作為 Cisco 和 VMware 解決方案的替代方案，它是主要的創(chuàng)新平臺和公認的標(biāo)準(zhǔn)開放式交換機，可與 OpenFlow 一起使用。主要特性包括其對 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)計和隨時間推移的進步。

審核編輯：郭婷