下圖所示是Open vSwitch的組成(摘自Open vSwitch官網):
它分為Kernel部分和User部分。
安裝驅動
Kerenl部分是從Linux 2.6.32開始何如內核，默認是編譯為一個KO，位於/lib/modules/`uname –r`/kernel/net/openvswitch/openvswitch.ko。
應用open vswitch首先要做的就是install這個kernel module。需要注意，GRE Tunneling的支持需要gre.ko, VXLAN的支持需要vxlan.ko, 這兩個KO都位於/lib/modules/`uname –r`/kernel/路徑下。
user部分是有兩個daemon，一個是ovs-vswitchd，用來管理datapath，另外一個是ovsdb-server，用來維護一個數據庫。
初始化dbserver
在install好openvswitch.ko后，我們接着需要初始化這個ovsdb-server：
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opendb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \ --remote=Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_option \ --pidfile --detach |
此時會生成一個數據庫文件（/usr/local/etc/conf.db）,該dbserver會將網絡狀態信息給記錄到conf.db里面。這些網絡狀態使得open vswitch能夠適應網絡的動態變化，比如可以用來追蹤VM的遷移。
這個dbserver還可以通過TCP的6632端口跟遠端的openflow server進行通信，這個openflow server可以通過remote這個參數來指定。
啟動ovs－vswitchd
接下來就需要啟動ovs-vswitchd：
ovs-vswitchd —pidfile —detach
整個OVS的核心就是這個ovs-vswitchd。
這樣子open vswich就在PC上運行起來了。
構建網絡拓撲
我們來構建如下圖所示的一個網絡拓撲：
首先需要增加一個bridge(br0)
ovs-vsctl add-br br0
執行這個命令后，
1. 將br0記錄到ovsdb里面
2. ovs-vswitchd創建一個新的bridge
3. ovs-vswitchd通過netlink這種方式，發相應的cmd給kernel，執行對應的handler來生成一個datapath以及和其相關的一些結構體。
每個bridge都對應於一個datapath結構體。
接着來將網絡結構設備連接到該bridge
ovs-ctl add-port br0 eth1
執行這個命令后，
1. 將該信息記錄到ovsdb
2. ovs-vswitchd在bridge上新增一個端口，並將其設置為混雜模式（NETDEV_PROMISC），設置為混雜模式的目的是為了接收非本機MAC地址的包
3. ovs-vswitchd通過netlink調用到kernel端的handler，此時：
1. 找到“eth1”對應的net\_device
2. 把該net\_device的handler替換為ovs的handler，這樣net\_device的進包就不會進入普通的內核處理流程，而是由OVS接收過來處理。
3. 產生一個新的vport結構體
整個過程如下圖所示：
至此，就初始化完成了kernel module的主要結構體datapath/vport/flow_table。這些主要結構體的關系如下圖所示：
設置openflow server
下面這個命令可以用來設置遠端用來和ovs-vswitchd通信的openflow server：
ovs-vsctl set-controller br0 tcp:XXX.XXX.XXX.XXX:6633
如下圖所示：
根據不同的設備類型，ovs實現了不同的vport以作支持。目前OVS共支持了6種vport：
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A. Network device : tap & system deviceB. Network device implemented by datapath: internal deviceinternal device存在的目的是為了給bridge分配IP地址。C. GRE tunnelD. GRE64 tunnelE. VXLAN tunnelF. LISP tunnel |
以ping為例子來看下包處理流程
VM0來ping VM1.
當vm0以ping發送一個ICMP報文給OVS時，OVS會依次進行如下處理：
1. ping
VM0發送報文到tap0， tap0和br0的一個端口相連。br0的端口對應一個vport結構體。
2. ovs receive
ovs執行tap0的receive handler，（即在前面執行ovs-ctl add-port br0 eth1 tag=XXX時注冊的那個handler）
tag=XXX就是vlan，通過vlan來實現網絡隔離的功能。
3. flow key
從sk_buff中解析出來L2～L4的信息生成一個flow_key.
flow可以理解為一個以太網包所包含的頭部信息的集合，在一個flow table里面的一個flow必須是唯一的，它是包含L2/L3/L4這些頭部的一個細粒度的實體。一個TCP連接由兩個flow組成，每個方向上有一個。
4. flow lookup
使用該key來執行flow_lookup, 去跟kernel module里面維護的flow table進行比較。
首先去跟 flow_table里的 mask_cache數組進行比較， mask_cache里面只有 sk_buff的 hash值所以很快速；
接着再去跟 mask_array這個數組進行比較，這個數組里面存放是的 sw_flow_key, 查找相對慢一些。
如果在 mask_array里面匹配到了這個 flow，就會把該 sk_buff的 hash值給放到 mask_cache里面。
在 kenerl里的這部分比較稱之為 ovs的 fast path
5. flow action
如果在kernel中查找到了對應的flow entry，就去執行對應的flow action。
這些action是告訴datapath怎么去處理flow里面的這些packets。
action也可以為空，即丟棄這些packets。
datapath的這些action跟openflow定義的action是一致的。
6. send upcall
如果沒有match到，就執行upcall通過netlink的方式給ovs-vswitchd發送OVS_PACKET_CMD_MISS命令。
UPCALL會包含整個packet，雖然不必要拷貝整個的packet給user space，可以做一些優化，但是由於只是拷貝first packet（比如TCP SYN），所以這種優化意義不大，而且有時候可能真的會用到整個packet。
ovs-vswitch一次只處理一個upcall，為了能夠讓每一個port產生的upcall都能夠得到即使處理，datapath是采用的round robin這種方式來讓每個port發送upcall。
UPCALL發送出去后，dadapath的處理就結束了。
一個普通的UPCALL結構如下圖所示。
7. handle upcall
ovs-vswitchd執行read_upcalls來讀取upcall。
read_upcalls的主要處理流程如下圖所示。
Hash bucket的數據結構是hmap，如下圖所示
8. flow table match 在userspace維護着openflowtable。對hmap里面的flow以wildcard的方式來與openflowtable匹配。
Openflowtable的匹配過程大致如下圖。
9. MAC learning
在open vswitch里面配置MAC learning功能
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ovs-ofctl add-flow br0 \ "table=2 actions=learn(table=10, NXM_OF_VLAN_TCI[0..11], \ NXM_OF_ETH_DST[]=NXM_OF_ETH_SRC[], \ load:NXM_OF_IN_PORT[]->NXM_NX_REG0[0..15]), \ resubmit(,3)“ |
轉載地址：http://laoar.net/blog/2015/04/27/open-vswitch/