標籤: ovs

Open vSwitch 架構概觀

04/222012

看了 open vswitch 也有一陣子了，斷斷續續也在自己的 wiki 上亂寫了一些東西，但是一直覺得自己不夠熟，也不知道從哪裡開始整理，先在這寫一些概念性的解釋…

官方資料內有一個關於 porting 的文件，裡面畫了實作上的一些抽象元件，幫助你決定要移植 ovs 時，要改寫哪個部份，如下圖。一開始看這張圖應該會有點霧煞煞，對 ovs 的很多概念還不熟悉，不知道從哪裡開始瞭解，看完文件的解釋還是不太懂。

                            |   +-------------------+
                            |   |    ovs-vswitchd   |<-->ovsdb-server
                            |   +-------------------+
                            |   |      ofproto      |<-->OpenFlow controllers
                            |   +--------+-+--------+  _
                            |   | netdev | |ofproto-|   |
                  userspace |   +--------+ |  dpif  |   |
                            |   | netdev | +--------+   |
                            |   |provider| |  dpif  |   |
                            |   +---||---+ +--------+   |
                            |       ||     |  dpif  |   | implementation of
                            |       ||     |provider|   | ofproto provider
                            |_      ||     +---||---+   |
                                    ||         ||       |
                             _  +---||-----+---||---+   |
                            |   |          |datapath|   |
                     kernel |   |          +--------+  _|
                            |   |                   |
                            |_  +--------||---------+
                                         ||
                                      physical
                                        NIC

我自己則是從他安裝完所提供的各種工具與重要背景服務的角度開始，由此開始熟悉 ovs 的概念，感覺這是一個比較好的入門點。我畫了一張類似的圖。

            +---------+  +----------+  +---------+   +---------+
            |ovs-ofctl|  |ovs-appctl|  |ovs-vsctl|   |ovs-dpctl|
            +---------+  +----------+  +---------+   +---------+
                   ^       ^ USER SPACE TOOLS ^           ^
           +-------|-------|------------------|-- --------|----+
                   v       v                  v           |
                +--------------+       +----------------+ |
                |              |       |                | |
                | ovs-vswitchd | <---> |  ovsdb-server  | |
                |              |       |                | |
                +--------------+       +----------------+ |
                      ^     USER SPACE DAEMONS            |
           +----------|-----------------------------------|----+
                      v        KERNEL SPACE               v
                +------------------------------------------+
                |                                          |
                |                  datapath                |
                |                                          |
                +------------------------------------------+

datapath – openvswitch_mod.so 當 ovs 以 kernel 模組運作時在核心中的單元，主要處理在核心交換封包到各介面的工作。datapath 應該也能當作 vswitch 在 kernel 中的 instance，可以有好幾個 datapath 。

USER SPACE DAEMONS – 開啟 ovs 需要啟動的兩個背景程式

  • ovsdb-server：用來儲存所有 ovs 設定資料的簡易資料庫，設定完會看情況通知 datapath(kernel)同步狀態，統計資料也會存在這 。所有能設定的欄位跟解釋都在這份文件內。
  • ovs-vswitchd：用來跟 openflow 控制器溝通與 ovsdb 溝通。可以讓你設定你的 vswitch 要跑在什麼模式。

USER SPACE TOOLS:

  • ovs-vsctl : 對 ovsdb 操作，操作指令比較具有語意，會幫你轉化成 ovsdb 看的懂的語法，例如建立 bridge、指定 bridge port 的對應、設定 Bridge Port Interface etc
  • ovs-dpctl : 管理 datapath 的工具，大部分資訊都是透過 netlink 反應出 datapath 目前的狀態，也可以直接操作 datapath 中目前的 flow。
  • ovs-ofctl : openflow switch 管理工具，可以操作與 openflow 相關的設定，是設定 ovs-vswitchd 的不是 datapath 的。在這裡設定一些靜態的 flow 之後會被轉化更實體的 flow 同步到 datapath 中。例如預設的 flow 是 rule=*,action=normal，就是把 ovs-vswitchd 當成一個 learning switch。設了 controller 以後就是讓 flow 再間接去問控制器，再從控制器產生 flow 存放到 ovs-vswitchd 內，ovs-dpctl 跟 ovs-ofctl 都可以用 dump-flows 印 flows 出來看 。
  • ovs-appctl : ovs-vswithd 的管理工具，可以跟 ovs-vswitchd 程序溝通，所以要指定的是 ovs-vswitchd 的 pid。例如可以用來印出 forwarding table。

找到畫這圖的有趣的軟體：http://www.asciiflow.com/