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原生OVS(未使用SDN控制器)初认识

[日期:2017-06-14] 来源:Linux社区  作者:zhengmx100 [字体: ]

安装OVS

OVS安装过程此处省略,参考http://www.linuxidc.com/Linux/2017-06/144769.htm  。在本例中,会创建一个不连接到任何控制器的 OVS 交换机,并演示如何使用 ovs-octl 命令操作 OpenFlow 流表。

创建一个OVS 交换机

创建一个叫ovs-switch的交换机

$ ovs-vsctl add-br ovs-switch

创建一个端口 p0,设置端口 p0 的 OpenFlow 端口编号为 100(如果在创建端口的时候没有指定 OpenFlow 端口编号,OVS 会自动生成一个)。

$ ovs-vsctl add-port ovs-switch p0 -- set Interface p0 ofport_request=100

设置网络接口设备的类型为"internal"。对于 internal 类型的的网络接口,OVS 会同时在 Linux 系统中创建一个可以用来收发数据的模拟网络设备。我们可以为这个网络设备配置 IP 地址、进行数据监听等操作。

  1. $ ovs-vsctl set Interface p0 type=internal 
  2. $ ethtool -i p0 
  3. driver: openvswitch 
  4. version:   
  5. firmware-version:   
  6. bus-info:   
  7. supports-statistics: no 
  8. supports-test: no 
  9. supports-eeprom-access: no 
  10. supports-register-dump: no 

为了避免网络接口上的地址和本机已有网络地址冲突,我们可以创建一个虚拟网络空间 ns0,把 p0 接口移入网络空间 ns0,并配置 IP 地址为 192.168.1.100

  1. $ ip netns add ns0 
  2. $ ip link set p0 netns ns0 
  3. $ ip netns exec ns0 ip addr add 192.168.1.100/24 dev p0 
  4. $ ip netns exec ns0 ifconfig p0 promisc up


使用同样的方法创建端口 p1、p2

创建的端口信息

端口

说明

p0

IP 地址: 192.168.1.100/24
网络名称空间: ns0
网络接口 MAC地址: 66:4e:cc:ae:4d:20
OpenFlow Port Number: 100

p1

IP 地址: 192.168.1.101/24
网络名称空间: ns1
网络接口 MAC地址: 46:54:8a:95:dd:f8
OpenFlow Port Number: 101

p2

IP 地址: 192.168.1.102/24, 
网络名称空间: ns2
网络接口 MAC地址: 86:3b:c8:d0:44:10
OpenFlow Port Number: 102

   

创建所有的端口之后, 查看 OVS 交换机的信息

  1. $ ovs-vsctl show 
  2. 30282710-d401-4187-8e13-52388f693df7 
  3.     Bridge ovs-switch 
  4.         Port "p0" 
  5.             Interface "p0" 
  6.                 type: internal 
  7.         Port "p2" 
  8.             Interface "p2" 
  9.                 type: internal 
  10.         Port "p1" 
  11.             Interface "p1" 
  12.                 type: internal 
  13.         Port ovs-switch 
  14.             Interface ovs-switch 
  15.                 type: internal 

 

使用 ovs-ofctl 创建并测试 OpenFlow 命令

查看 Open vSwitch 中的端口信息。从输出结果中,可以获得交换机对应的 datapath ID (dpid),以及每个端口的 OpenFlow 端口编号,端口名称,当前状态等等。

  1. $ ovs-ofctl show ovs-switch 
  2. OFPT_FEATURES_REPLY (xid=0x2): dpid:00001232a237ea45 
  3. n_tables:254, n_buffers:256 
  4. capabilities: FLOW_STATS TABLE_STATS PORT_STATS QUEUE_STATS ARP_MATCH_IP 
  5. actions: OUTPUT SET_VLAN_VID SET_VLAN_PCP STRIP_VLAN SET_DL_SRC SET_DL_DST   
  6. SET_NW_SRC SET_NW_DST SET_NW_TOS SET_TP_SRC SET_TP_DST ENQUEUE 
  7.  100(p0): addr:54:01:00:00:00:00 
  8.      config:     PORT_DOWN 
  9.      state:      LINK_DOWN 
  10.      speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max 
  11.  101(p1): addr:54:01:00:00:00:00 
  12.      config:     PORT_DOWN 
  13.      state:      LINK_DOWN 
  14.      speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max 
  15.  102(p2): addr:54:01:00:00:00:00 
  16.      config:     PORT_DOWN 
  17.      state:      LINK_DOWN 
  18.      speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max 
  19.  LOCAL(ovs-switch): addr:12:32:a2:37:ea:45 
  20.      config:     0 
  21.      state:      0 
  22.      speed: 0 Mbps now, 0 Mbps max 
  23. OFPT_GET_CONFIG_REPLY (xid=0x4): frags=normal miss_send_len=0 

如果想获得网络接口的 OpenFlow 编号,也可以在 OVS 的数据库中查询

  1. $ ovs-vsctl get Interface p0 ofport 
  2. 100 

查看 datapath 的信息

  1. $ ovs-dpctl show 
  2. system@ovs-system: 
  3. lookups: hit:12173 missed:712 lost:0 
  4. flows: 0 
  5. port 0: ovs-system (internal) 
  6. port 1: ovs-switch (internal) 
  7. port 2: p0 (internal) 
  8. port 3: p1 (internal) 
  9. port 4: p2 (internal) 

屏蔽数据包

屏蔽所有进入 OVS 的以太网广播数据包

$ ovs-ofctl add-flow ovs-switch "table=0, dl_src=01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00, actions=drop"

 屏蔽 STP 协议的广播数据包

$ ovs-ofctl add-flow ovs-switch "table=0, dl_dst=01:80:c2:00:00:00/ff:ff:ff:ff:ff:f0, actions=drop"

修改数据包

添加新的 OpenFlow 条目,修改从端口 p0 收到的数据包的源地址为 9.181.137.1

  1. $ ovs-ofctl add-flow ovs-switch "priority=1 idle_timeout=0,\ 
  2.     in_port=100,actions=mod_nw_src:9.181.137.1,normal" 

从端口 p0(192.168.1.100)发送测试数据到端口 p1(192.168.1.101)

$ ip netns exec ns0 ping 192.168.1.101

在接收端口 p1 监控数据,发现接收到的数据包的来源已经被修改为 9.181.137.1

  1. $ ip netns exec ns1 tcpdump -i p1 icmp 
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode 
  3. listening on p1, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes 
  4. 15:59:16.885770 IP 9.181.137.1 > 192.168.1.101: ICMP echo request, id 23111, seq 457, length 64 
  5. 15:59:17.893809 IP 9.181.137.1 > 192.168.1.101: ICMP echo request, id 23111, seq 458, length 64 

重定向数据包

添加新的 OpenFlow 条目,重定向所有的 ICMP 数据包到端口 p2

$ ovs-ofctl add-flow ovs-switch idle_timeout=0,dl_type=0x0800,nw_proto=1,actions=output:102

 从端口 p0 (192.168.1.100)发送数据到端口 p1(192.168.1.101)

$ ip netns exec ns0 ping 192.168.1.101

 在端口 p2 上监控数据,发现数据包已被转发到端口 p2

  1. $ ip netns exec ns3 tcpdump -i p2 icmp 
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode 
  3. listening on p2, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes 
  4. 16:07:35.677770 IP 192.168.1.100 > 192.168.1.101: ICMP echo request, id 23147, seq 25, length 64 
  5. 16:07:36.685824 IP 192.168.1.100 > 192.168.1.101: ICMP echo request, id 23147, seq 26, length 64 

修改数据包的 VLAN Tag

除了使用"ping"、"tcpdump"和"iperf" 等 Linux 命令以外,我们也可以使用 OVS 提供的 ovs-appctl ofproto/trace 工具来测试 OVS 对数据包的转发状况。ovs-appctl ofproto/trace 可以用来生成测试用的模拟数据包,并一步步的展示 OVS 对数据包的流处理过程。在以下的例子中,我们演示一下如何使用这个命令:

修改端口 p1 的 VLAN tag 为 101,使端口 p1 成为一个隶属于 VLAN 101 的端口

$ ovs-vsctl set Port p1 tag=101

 现在由于端口 p0 和 p1 属于不同的 VLAN,它们之间无法进行数据交换。我们使用 ovs-appctl ofproto/trace 生成一个从端口 p0 发送到端口 p1 的数据包,这个数据包不包含任何 VLAN tag,并观察 OVS 的处理过程

在第一行输出中,"Flow:"之后的字段描述了输入的流的信息。由于我们没有指定太多信息,所以多数字段 (例如 dl_type 和 vlan_tci)被 OVS 设置为空值。

在第二行的输出中,"Rule:" 之后的字段描述了匹配成功的流表项。

在第三行的输出中,"OpenFlow actions"之后的字段描述了实际执行的操作。

最后一段以"Final flow"开始的字段是整个处理过程的总结,"Datapath actions: 4,1"代表数据包被发送到 datapath 的 4 和 1 号端口。

  1. $ ovs-appctl ofproto/trace ovs-switch in_port=100,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  2. dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8 -generate 
  3. Flow:metadata=0,in_port=100,vlan_tci=0x0000,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  4.  dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8,dl_type=0x0000 
  5. Rule: table=0 cookie=0 priority=0 
  6. OpenFlow actions=NORMAL 
  7. no learned MAC for destination, flooding 
  8.  
  9. Final flow: unchanged 
  10. Relevant fields: skb_priority=0,in_port=100,vlan_tci=0x0000/0x1fff,\ 
  11. dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20,dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8,dl_type=0x0000,nw_frag=no 
  12. Datapath actions: 4,1 

    创建一条新的 Flow:对于从端口 p0 进入交换机的数据包,如果它不包含任何 VLAN tag,则自动为它添加 VLAN tag 101
$ ovs-ofctl add-flow ovs-switch "priority=3,in_port=100,dl_vlan=0xffff,\

actions=mod_vlan_vid:101,normal"

 再次尝试从端口 p0 发送一个不包含任何 VLAN tag 的数据包,发现数据包进入端口 p0 之后, 会被加上 VLAN tag101, 同时转发到端口 p1 上

  1. $ ovs-appctl ofproto/trace ovs-switch in_port=100,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  2. dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8 –generate 
  3. Flow: metadata=0,in_port=100,vlan_tci=0x0000,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  4. dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8,dl_type=0x0000 
  5. Rule: table=0 cookie=0 priority=3,in_port=100,vlan_tci=0x0000 
  6. OpenFlow actions=mod_vlan_vid:101,NORMAL 
  7. forwarding to learned port 
  8.  
  9. Final flow: metadata=0,in_port=100,dl_vlan=101,dl_vlan_pcp=0,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  10. dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8,dl_type=0x0000 
  11. Relevant fields: skb_priority=0,in_port=100,vlan_tci=0x0000/0x1fff,dl_src=66:4e:cc:ae:4d:20
  12. dl_dst=46:54:8a:95:dd:f8,dl_type=0x0000,nw_frag=no 
  13. Datapath actions: 3 

 反过来从端口 p1 发送数据包,由于 p1 现在是带有 VLAN tag 101 的 Access 类型的端口,所以数据包进入端口 p1 之后,会被 OVS 添加 VLAN tag 101 并发送到端口 p0

 $ ovs-appctl ofproto/trace ovs-switch in_port=101,dl_dst=66:4e:cc:ae:4d:20,

  1. dl_src=46:54:8a:95:dd:f8 -generate 
  2. Flow: metadata=0,in_port=101,vlan_tci=0x0000,dl_src=46:54:8a:95:dd:f8, 
  3. dl_dst=66:4e:cc:ae:4d:20,dl_type=0x0000 
  4. Rule: table=0 cookie=0 priority=0 
  5. OpenFlow actions=NORMAL 
  6. forwarding to learned port 
  7.  
  8. Final flow: unchanged 
  9. Relevant fields: skb_priority=0,in_port=101,vlan_tci=0x0000,dl_src=46:54:8a:95:dd:f8, 
  10. dl_dst=66:4e:cc:ae:4d:20,dl_type=0x0000,nw_frag=no 
  11. Datapath actions: push_vlan(vid=101,pcp=0),2 

 

其他 OpenFlow 常用的操作

查看交换机中的所有 Table
ovs-ofctl dump-tables ovs-switch
查看交换机中的所有流表项
ovs-ofctl dump-flows ovs-switch
删除编号为 100 的端口上的所有流表项
ovs-ofctl del-flows ovs-switch "in_port=100"
查看交换机上的端口信息
ovs-ofctl show ovs-switch

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