1.基于openstack网络模式的vlan分析
2.OVS核心组件内容以及编译安装
3.OVS 总体架构、源码结构及数据流程全面解析
4.OvS-vsctl与ovsdb交互源码分析

基于openstack网络模式的vlan分析

       OpenStack是一个美国国家航空航天局和Rackspace合作研发的，以Apache许可证授权，并且是一个自由软件和开放源代码项目。、

       OpenStack是下单系统源码一个旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件的开源项目。它的社区拥有超过家企业及位开发者，这些机构与个人都将OpenStack作为基础设施即服务（简称IaaS）资源的通用前端。OpenStack项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。本文希望通过提供必要的指导信息，帮助大家利用OpenStack前端来设置及管理自己的公共云或私有云。

openstack neutron中定义了四种网络模式：

       # tenant_network_type = local

       # tenant_network_type = vlan

       # Example: tenant_network_type = gre

       # Example: tenant_network_type = vxlan

       本文主要以vlan为例，并结合local来详细的分析下openstack的网络模式。

1. local模式

       此模式主要用来做测试，只能做单节点的部署(all-in-one)，这是因为此网络模式下流量并不能通过真实的物理网卡流出，即neutron的integration bridge并没有与真实的物理网卡做mapping，只能保证同一主机上的vm是连通的，具体参见RDO和neutron的php 源码审计配置文件。

(1)RDO配置文件(answer.conf)

       主要看下面红色的配置项，默认为空。

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS

       openswitch默认的网桥的映射到哪，即br-int映射到哪。 正式由于br-int没有映射到任何bridge或interface，所以只能br-int上的虚拟机之间是连通的。

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES

       流量最后从哪块物理网卡流出配置项

       复制代码

       代码如下:

       # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,

           # gre)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=local

           # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch

           # plugin (eg. physnet1:1:,physnet2,physnet3::)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=

           # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron

           # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3

           # :br-eth3)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=

           # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge.

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=

       (2)neutron配置文件(/etc/neutron/plugins/openvswitch/ovs_neutron_plugin.ini)

       复制代码

       代码如下:

       [ovs]

           # (StrOpt) Type of network to allocate for tenant networks. The

           # default value 'local' is useful only for single-box testing and

           # provides no connectivity between hosts. You MUST either change this

           # to 'vlan' and configure network_vlan_ranges below or change this to

           # 'gre' or 'vxlan' and configure tunnel_id_ranges below in order for

           # tenant networks to provide connectivity between hosts. Set to 'none'

           # to disable creation of tenant networks.

           #

           tenant_network_type = local

       RDO会根据answer.conf中local的配置将neutron中open vswitch配置文件中配置为local

2. vlan模式

       大家对vlan可能比较熟悉，就不再赘述，直接看RDO和neutron的配置文件。

(1)RDO配置文件

       复制代码

       代码如下:

       # Type of network to allocate for tenant networks (eg. vlan, local,

           # gre)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_TENANT_NETWORK_TYPE=vlan //指定网络模式为vlan

           # A comma separated list of VLAN ranges for the Neutron openvswitch

           # plugin (eg. physnet1:1:,physnet2,physnet3::)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_VLAN_RANGES=physnet1:: //设置vlan ID value为~

           # A comma separated list of bridge mappings for the Neutron

           # openvswitch plugin (eg. physnet1:br-eth1,physnet2:br-eth2,physnet3

           # :br-eth3)

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1 //设置将br-int映射到桥br-eth1(会自动创建phy-br-eth1和int-br-eth1来连接br-int和br-eth1)

           # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge.

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=br-eth1:eth1 //设置eth0桥接到br-eth1上，即最后的网络流量从eth1流出 (会自动执行ovs-vsctl add br-eth1 eth1)

       此配置描述的网桥与网桥之间，网桥与网卡之间的映射和连接关系具体可结合 《图1 vlan模式下计算节点的网络设备拓扑结构图》和 《图2 vlan模式下网络节点的网络设备拓扑结构图 》来理解。

       思考：很多同学可能会碰到一场景：物理机只有一块网卡，或有两块网卡但只有一块网卡连接有网线

       此时，可以做如下配置

(2)单网卡：

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth0 //设置将br-int映射到桥br-eth

       复制代码

       代码如下:

       # A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           # pairs. The interface will be added to the associated bridge

           CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES= //配置为空

       这个配置的含义是将br-int映射到br-eth0，但是br-eth0并没有与真正的物理网卡绑定，这就需要你事先在所有的计算节点(或网络节点)上事先创建好br-eth0桥，并将eth0添加到br-eth0上，惯性导航 源码然后在br-eth0上配置好ip，那么RDO在安装的时候，只要建立好br-int与br-eth0之间的连接，整个网络就通了。

       此时如果网络节点也是单网卡的话，可能就不能使用float ip的功能了。

       (3)双网卡，单网线

       复制代码

       代码如下:

       CONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_MAPPINGS=physnet1:br-eth1 //设置将br-int映射到桥br-eth1

           /pp# A comma separated list of colon-separated OVS bridge:interface

           /pp# pairs. The interface will be added to the associated bridge.

           /ppCONFIG_NEUTRON_OVS_BRIDGE_IFACES=eth1 //配置为空

       还是默认都配置到eth1上，然后通过iptables将eth1的流量forward到eth0(没有试验过，不确定是否可行)

3. vlan网络模式详解

           图1 vlan模式下计算节点的网络设备拓扑结构图

       首先来分析下vlan网络模式下，计算节点上虚拟网络设备的拓扑结构。

(1)qbrXXX 等设备

       前面已经讲过，主要是因为不能再tap设备vnet0上配置network ACL rules而增加的

(2)qvbXXX/qvoXXX等设备

       这是一对veth pair devices，用来连接bridge device和switch，从名字猜测下：q-quantum, v-veth, b-bridge, o-open vswitch(quantum年代的遗留)。

(3) int-br-eth1和phy-br-eth1

       这也是一对veth pair devices，用来连接br-int和br-eth1, 另外，vlan ID的办公app 源码转化也是在这执行的，比如从int-br-eth1进来的packets，其vlan id=会被转化成1，同理，从phy-br-eth1出去的packets，其vlan id会从1转化成

(4)br-eth1和eth1

       packets要想进入physical network最后还得到真正的物理网卡eth1，所以add eth1 to br-eth1上，整个链路才完全打通

           图2 vlan模式下网络节点的网络设备拓扑结构图

       网络节点与计算节点相比，就是多了external network，L3 agent和dhcp agent。

(1)network namespace

       每个L3 router对应一个private network，但是怎么保证每个private的ip address可以overlapping而又不相互影响呢，这就利用了linux kernel的network namespace

       (2)qr-YYY和qg-VVV等设备 (q-quantum, r-router, g-gateway)

       qr-YYY获得了一个internal的ip，qg-VVV是一个external的ip，通过iptables rules进行NAT映射。

       思考：phy-br-ex和int-br-ex是干啥的?

       坚持"所有packets必须经过物理的线路才能通"的思想，虽然 qr-YYY和qg-VVV之间建立的NAT的映射，归根到底还得通过一条物理链路，那么phy-br-ex和int-br-ex就建立了这条物理链路。怎么录制源码

OVS核心组件内容以及编译安装

       Open vSwitch（OVS）作为开源虚拟交换机，提供灵活、可编程的网络基础设施管理能力。其核心组件包括ovs-vswitchd、ovsdb-server、ovs-vsctl、ovs-ofctl和ovs-appctl。

       ovs-vswitchd为核心交换机进程，负责数据包转发与流量管理，支持多种协议与虚拟化平台集成。ovsdb-server作为数据库服务器，存储网络配置信息，为ovs-vswitchd等组件提供配置获取与更新服务。ovs-vsctl命令行工具用于管理网络配置信息，ovs-ofctl提供OpenFlow控制与流表管理功能，ovs-appctl用于管理运行状态与性能指标。

       在进行OVS的编译安装时，首先从官网下载最新源码包或使用命令下载。安装依赖库，执行编译与安装命令，初始化ovs数据库，配置启动服务即可完成。安装后需进行数据库初始化，创建目录并加载数据库文件，启动ovsdb-server。配置与启动ovs-vswitchd组件。

       此外，OVS组件提供了多种高级选项与命令行参数以满足不同需求，如ovs-appctl提供输出格式、调试模式与性能监测功能。在生产环境中使用时，需谨慎操作，只允许受信任的管理员进行管理。

OVS 总体架构、源码结构及数据流程全面解析

       OVS 是一款基于SDN理念的虚拟交换机，它在数据中心的虚拟网络中发挥着关键作用。其核心架构由控制面和数据面组成，控制面通过OpenFlow协议管理交换策略，数据面则负责实际的数据包交换。OVS的整体架构可以细分为管理面、数据面和控制面，每个部分都有特定的功能和工具以提升用户体验。

       管理面主要包括OVS提供的各种工具，如ovs-ofctl用于OpenFlow交换机的监控和管理，ovs-dpctl用于配置和管理内核模块的datapath，ovs-vsctl负责ovs-vswitchd的配置和ovsdb-server的数据库操作，ovs-appctl则集合了这些工具的功能。这些工具让用户能方便地控制底层模块。

       源码结构方面，OVS的数据交换逻辑由vswitchd和可选的datapath实现，ovsdb存储配置信息，控制面使用OVN，提供兼容性和性能。OVS的分层结构包括vswitchd与ovsdb通信，ofproto处理OpenFlow通信，dpif进行流表操作，以及netdev抽象网络设备并支持不同平台和隧道类型。

       数据转发流程中，ovs首先解析数据包信息，然后根据流表决定是否直接转发。若未命中，会将问题上交给用户态的ovs-vswitchd，进一步处理或通过OpenFlow通知控制器。ovs-vswitchd在必要时更新流表后，再将数据包返回给内核态的datapath进行转发。

       总的来说，OVS通过其强大的管理工具和精细的架构设计，简化了用户对虚拟网络的操控，确保了高效的数据传输和策略执行。

OvS-vsctl与ovsdb交互源码分析

       本文深入解析了ovs-vsctl与ovsdb交互的源码细节，旨在帮助初学者更好地理解配置过程。具体以ovs-vsctl add-port s1 vxlan为例，揭示了其在ovs基础命令框架下的执行流程。

       首先，处理命令行并更新事务。主体代码位于utilities/ovs-vsctl.c文件中，其主函数do_vsctl负责解析命令行，并将需要更新的信息同步到ovsdb。vsctl_cmd_init函数注册了vsctl的命令参数选项，并存储了各命令及回调函数等相关信息。例如，add-port命令的执行会调用cmd_add_port函数。

       在执行命令过程中，ovs利用生成的python代码（如ovsrec_port_set_name）对数据库事务（txn）进行封装。该过程涉及将datum的n、key、val信息存入row结构体中，以便后续更新。ovsrec_port_columns_init注册了column的解析和反解析函数，name字符串通过ovsdb_datum_clone调用parse函数解析到row->new中。最后，ovsdb_idl_txn_commit_block将更新后的txn同步到ovsdb。

       接着，ovs-vsctl通过默认的unix sock与ovsdb通信。Open vSwitch Database Interface Definition Language (OVSDB IDL) 描述了通信接口。stream_lookup_class用于检查stream的name为unix。stream在挂接了unix_stream_class后，进一步挂接stream_fd_class。

       对于深入学习和交流，相关资源和链接提供了一定的指导，如yuque.com/lishuhuakai/d...等，涵盖了dpdk/spdk/网络协议栈/存储/网关开发/网络安全/虚拟化/0vS/TRex/dpvs公开课程。此外，dpdk/spdk/网络协议栈的学习资料、教学视频和学习路线图可在特定学习交流群中找到，为开发者提供了丰富的学习资源和社区支持。