Open vSwitch（OVS虚拟交换机）_ovs交换机

Open vSwitch（OVS）

Open vSwitch（OVS）是一个开源的多层虚拟交换机，用于构建和管理软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）环境。它提供了一种灵活、可扩展的网络虚拟化解决方案，适用于数据中心、云计算和网络虚拟化等场景。

以下是 Open vSwitch 的一些特点和功能：

1. 轻量级虚拟交换机：Open vSwitch 可以作为软件交换机运行在通用服务器上，实现虚拟网络的创建和管理。它支持虚拟机、容器和物理主机之间的通信，提供高性能的数据转发。

2. 多层交换：Open vSwitch 支持二层以太网交换和三层 IP 路由功能。它可以在不同的网络层之间进行数据包转发和路由，支持 VLAN、VXLAN、GRE 等多种隧道协议。

3. 高可用性和负载均衡：Open vSwitch 支持多主机间的交换机冗余和负载均衡，确保网络的高可用性和性能。

4. SDN 兼容性：Open vSwitch 可以与 SDN 控制器集成，实现网络的集中管理和控制。它支持 OpenFlow 协议，使得网络管理员可以通过控制器对网络流量进行灵活的编程和管理。

5. QoS（Quality of Service）支持：Open vSwitch 提供了 QoS 功能，可以对网络流量进行优先级和带宽控制，以确保关键应用的服务质量。

6. 插件架构：Open vSwitch 提供了插件架构，允许用户通过插件来扩展和定制网络功能，满足特定的需求。

7. 开源社区支持：Open vSwitch 是一个活跃的开源项目，拥有广泛的社区支持和开发者社区，持续推进其功能和性能的改进。

总体而言，Open vSwitch 提供了一种灵活、可扩展的虚拟交换机解决方案，适用于构建虚拟化环境和软件定义网络，提供了高级网络功能和集中管理的能力。

ovs交换机的角色

在SDN的架构下，ovs作为 SDN交换机，向上连接控制器，向下连接主机。并且Open vSwitch交换机是能够与真是物理交换机通信，相互交流数据。

ovs交换机的组成

• **ovs-vswitchd：**ovs守护进程，实现基于流的交换,实现内核datapath upcall 处理以及ofproto 查表，同时是dpdk datapath处理程序。与ovsdb-server通信使用OVSDB协议，与内核模块使用netlink机制通信，与controller通信使用OpenFlow协议。

• **ovsdb-server：**OVS轻量级的数据库服务器的服务程序，用于保存整个OVS的配置信息。数据库服务程序, 使用目前普遍认可的ovsdb 协议。

• **ovs-vsctl：**网桥、接口等的创建、删除、设置、查询等。

• **ovs-dpctl：**配置vswitch内核模块

• **ovs-appctl：**发送命令消息到ovs-vswithchd, 查看不同模块状态

• **ovs-ofctl：**下发流表信息。该命令可以配置其他openflow 交换机（采用openflow 协议）

• datapath: Datapath把流的match和action结果缓存，避免后续同样的流继续upcall到用户空间进行流表匹配。

• **ovs-db：**开放虚拟交换机数据库是一种轻量级的数据库，它是一个JSON文件，默认路径:/etc/openvswitch/conf.db;

  可以通过命令ovsdb-client dump将数据库结构打印出来。OVSDB中包含一系列记录网桥、端口、QoS等网络配置信息的表，这些表均以JSON格式保存。

  每一个ovs交换机中，数据库中存在的表如下：

数据包处理流程

1.ovs的datapath接收到从ovs连接的某个网络设备发来的数据包，从数据包中提取源/目的IP、源/目的MAC、端口等信息。

2.ovs在内核状态下查看流表结构（通过Hash），观察是否有缓存的信息可用于转发这个数据包。

3.假设数据包是这个网络设备发来的第一个数据包，在OVS内核中，将不会有相应的流表缓存信息存在，那么内核将不会知道如何处置这个数据包。所以内核将发送upcall给用户态。

4.ovs-vswitchd进程接收到upcall后，将检查数据库以查询数据包的目的端口是哪里，然后告诉内核应该将数据包转发到哪个端口，例如eth0。

5.内核执行用户此前设置的动作。即内核将数据包转发给端口eth0，进而数据被发送出去。

安装指定版本的ovs

准备工作

安装python

apt install python
1

安装python-pip

apt install python-pip 
1

安装步骤：

1. 到官网http://www.openvswitch.org/download/下载指定版本，可以看到这种安装的好处是你可以指定任何一种版本，不会被apt的安装方式限制了版本号。

   wget https://www.openvswitch.org/releases/openvswitch-2.17.6.tar.gz
   1

2. 解压

    tar -zxvf openvswitch-2.17.6.tar.gz
   1

3. 生成makefile文件

   ./configure
   1

4. make 编译文件

   make
   1

5. make install 安装

   make install
   1

6. 检查模块

   make modules_install 
   1

7. 载入模块，载入openvswitch的模块到内核中

   /sbin/modprobe openvswitch 
   /sbin/lsmod |grep openvswitch
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8. 启动

   export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
   ovs-ctl start 
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9. 启动ovsdb-server服务

   export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
   ovs-ctl --no-ovs-vswitchd start
   1
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10. 启动ovs-vswitchd服务

    export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
    ovs-ctl --no--ovsdb-server start
    1
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11. 配置ovsdb的数据库

    mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
    ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db \
        vswitchd/vswitch.ovsschema
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12. 配置ovsdb-server以使用上面创建的数据库，监听Unix域套接字

    mkdir -p /usr/local/var/run/openvswitch
    ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
        --remote=db:Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_options \
        --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key \
        --certificate=db:Open_vSwitch,SSL,certificate \
        --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert \
        --pidfile --detach --log-file
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13. 使用ovs-vsctl初始化数据库

    启动主Open vSwitch守护进程

    ovs-vsctl --no-wait init
    ovs-vswitchd --pidfile --detach --log-file
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14. 接下来就可以使用了，使用ovs-vsctl show命令，查看ovs的版本号。

    root@node1:~# ovs-vsctl show
    60760ff9-ed7f-463c-abc5-447309fea552
        ovs_version: "2.17.6"
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一次性执行完成的多行命令：

./configure
make 
make install
make modules_install 
/sbin/modprobe openvswitch 

export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
ovs-ctl start 

export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
ovs-ctl --no-ovs-vswitchd start

export PATH=$PATH:/usr/local/share/openvswitch/scripts
ovs-ctl --no--ovsdb-server start

mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db \
    vswitchd/vswitch.ovsschema

mkdir -p /usr/local/var/run/openvswitch
ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
    --remote=db:Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_options \
    --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key \
    --certificate=db:Open_vSwitch,SSL,certificate \
    --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert \
    --pidfile --detach --log-file

ovs-vsctl --no-wait init
ovs-vswitchd --pidfile --detach --log-file
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ovs中的port

在Open vSwitch（OVS）中，“port"是指物理或逻辑网络设备的接口，用于连接虚拟交换机与外部网络或其他虚拟机。每个端口都有一个唯一的标识符，称为"port ID”。

在OVS中，有几种类型的端口：

1. 物理端口（Physical Port）：物理端口是连接OVS交换机和物理网络设备（如物理网卡）的接口。它们用于与外部网络进行通信，例如连接服务器到物理交换机或路由器的网口。

2. 虚拟端口（Virtual Port）：虚拟端口是连接OVS交换机和虚拟机的接口。它们用于将虚拟机连接到OVS交换机，以便进行虚拟机之间的通信或与外部网络的通信。

3. 隧道端口（Tunnel Port）：隧道端口是用于建立虚拟网络之间的隧道连接的接口。它们通过在底层网络上封装和解封装数据包，实现虚拟网络之间的通信。

4. 内部端口（Internal Port）：内部端口是用于连接OVS交换机内部组件的接口，如连接交换机的流表、控制器或其他模块的接口。

端口在OVS中起到了关键的作用，它们允许虚拟机、物理设备和其他网络组件之间的通信和互联。OVS可以配置和管理这些端口，以实现网络的灵活性、可扩展性和性能优化。

Open vSwitch使用

使用 Open vSwitch（OVS）可以实现网络虚拟化和软件定义网络（SDN），下面是 Open vSwitch 的一些基本使用方式和步骤：

1. 安装 Open vSwitch：根据您的操作系统，使用适当的软件包管理工具（如apt、yum等）安装 Open vSwitch。

2. 创建网桥：使用 ovs-vsctl 命令创建一个网桥，例如：

   sudo ovs-vsctl add-br ovsbr0
   1

3. 添加物理接口：将物理网络接口（例如eth0）添加到网桥中，例如：

   sudo ovs-vsctl add-port ovsbr0 eth0
   1

4. 配置虚拟接口：使用 ovs-vsctl 命令创建和配置虚拟接口，例如：

   sudo ovs-vsctl add-port ovsbr0 veth0 -- set Interface veth0 type=internal
   1

5. 配置流量转发：根据需要，使用 ovs-ofctl 命令配置流量转发规则，例如：

   sudo ovs-ofctl add-flow ovsbr0 in_port=eth0,actions=output:veth0
   1

   上述命令表示从 eth0 接口接收的数据包将被转发到 veth0 接口。

6. 配置虚拟网络：可以创建虚拟网络和子网，并将虚拟接口和虚拟机连接到这些网络中，以实现虚拟化环境的网络隔离和管理。

7. 集成 SDN 控制器：如果需要使用 SDN 控制器管理网络，可以将 Open vSwitch 配置为与控制器集成，例如使用 OpenFlow 协议。

这只是 Open vSwitch 的基本用法示例，实际使用会根据具体的网络需求和环境而有所不同。您可以参考 Open vSwitch 的官方文档和相关资料，了解更多详细的使用方法和配置选项。

将物理网卡加入网桥ip失效问题解决

ovs-vsctl add-port my-br ens18
1

将物理网卡加入网桥后ssh连接失效，不能ssh，不能ping通。

解决步骤：

查看当前网卡ip地址

ifconfig
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查看路由

route -n
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创建网桥，绑定端口

ovs-vsctl add-br my-br
ovs-vsctl show
ovs-vsctl add-port my-br ens18
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将网卡ens18的ip地址转移到网卡my-br上

ifconfig ens18 0  //不用漏了
ifconfig my-br xxx.xxx.xxx.xxx
ifconfig my-br up
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查看路由

发现当前路由中没有发往外网的路由

route -n
1

添加新路由

ip route add/replace 0.0.0.0/0 via 172.17.0.1 dev my-br
1

测试生效

ping baidu.com
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使用ovs-docker配置docker网络

ovs-docker: Performs integration of Open vSwitch with Docker.
usage: ovs-docker COMMAND

Commands:
  add-port BRIDGE INTERFACE CONTAINER [--ipaddress="ADDRESS"]
                    [--gateway=GATEWAY] [--macaddress="MACADDRESS"]
                    [--mtu=MTU]
                    Adds INTERFACE inside CONTAINER and connects it as a port
                    in Open vSwitch BRIDGE. Optionally, sets ADDRESS on
                    INTERFACE. ADDRESS can include a '/' to represent network
                    prefix length. Optionally, sets a GATEWAY, MACADDRESS
                    and MTU.  e.g.:
                    ovs-docker add-port br-int eth1 c474a0e2830e
                    --ipaddress=192.168.1.2/24 --gateway=192.168.1.1
                    --macaddress="a2:c3:0d:49:7f:f8" --mtu=1450
  del-port BRIDGE INTERFACE CONTAINER
                    Deletes INTERFACE inside CONTAINER and removes its
                    connection to Open vSwitch BRIDGE. e.g.:
                    ovs-docker del-port br-int eth1 c474a0e2830e
  del-ports BRIDGE CONTAINER
                    Removes all Open vSwitch interfaces from CONTAINER. e.g.:
                    ovs-docker del-ports br-int c474a0e2830e
  set-vlan BRIDGE INTERFACE CONTAINER VLAN
                    Configures the INTERFACE of CONTAINER attached to BRIDGE
                    to become an access port of VLAN. e.g.:
                    ovs-docker set-vlan br-int eth1 c474a0e2830e 5
Options:
  -h, --help        display this help message.
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添加interface：

 ovs-docker add-port vmbr6001 eth0 centos4 --ipaddress=172.17.3.104/22 --gateway=172.17.0.1
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获取与ovs数据库中与docker绑定的所有interface：

ovs-vsctl --data=bare --no-heading --columns=name find interface external_ids:container_id=centos3
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设置vlan：

ovs-docker set-vlan vmbr6001 eth1-ovs centos3 5
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