計算，存儲，網絡，安全，是構建任何大型數據中心都繞不過去的四個問題。云也不例外。在這個風起云涌的云時代，各廠商賽馬般發布層出不窮的新技術，著實讓我們目不暇接。很多人昨天剛玩過Xen，今天看到Redhat宣稱KVM是其新的戰略方向，又忍不住把KVM拿來折騰一番。大家習慣性地把注意力都放在了“計算”上，積累了不少“服務器虛擬化”的經驗，卻不知不覺冷落了其余三個方面。國外同行們熱議Software Defined Network（SDN）和OpenFlow這些因為云而瞬間火爆的技術時，我們還卯足了勁兒一頭扎進服務器虛擬化中不愿出來。

搜索了一下，網絡上關于“網絡虛擬化”的文章很少。工作關系長期接觸這方面技術，不敢私藏，拿出來跟大家分享一下。水平有限，純屬拋磚引玉，大家扔磚頭時輕一點。歡迎討論，歡迎站短，歡迎郵件 cloudbengo@gmail.com

什么是Open vSwitch？它能給云帶來什么？

官網首頁精煉地回答了這個問題：（翻譯自http://openvswitch.org/）

Open vSwitch的目標，是做一個具有產品級質量的多層虛擬交換機。通過可編程擴展，可以實現大規模網絡的自動化（配置、管理、維護）。它支持現有標準管理接口和協議（比如netFlow，sFlow，SPAN，RSPAN，CLI，LACP，802.1ag等，熟悉物理網絡維護的管理員可以毫不費力地通過Open vSwitch轉向虛擬網絡管理）。

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圖一：Open vSwitch示意圖

官網的描述精準而抽象，來點通俗的，Open vSwitch是一個由Nicira Networks主導的開源項目，通過運行在虛擬化平臺上的虛擬交換機，為本臺物理機上的VM提供二層網絡接入， 跟云中的其它物理交換機一樣工作在Layer 2層。Open vSwitch充分考慮了在不同虛擬化平臺間的移植性，采用平臺無關的C語言開發。更為人民群眾喜聞樂見的是，它遵循Apache2.0許可，不論你是自用還是商用都OK。而它的同類產品VMware的vDS（vSphere Distributed VirtualSwitch），Cisco的Nexus 1000V都是收費的。更重要的是，雖然免費，其產品質量卻深得信賴。在2010年Open vSwitch 1.0.0發布之前，Citrix就宣布在XenServer中將其作為默認組件。關于這一點，也許Nicira的身世可以給出一些解釋，它的投資人里有Diane Greene（VMware聯合創始人）和Andy Rachleff（Benchmark Capital聯合創始人），經常聽朋友談起的幾個VMware網絡大牛也加盟其中，是目前硅谷最炙手可熱的SDN創業公司之一。

既然Citrix的企業級虛擬化產品都裝備了Open vSwitch，我們還有什么理由懷疑它的可靠性呢？更何況它還是開源的！

你可能會問，我為什么有必要在自己的云架構中使用它呢？它能給我的云帶來什么？

OK。需求決定一切，如果你只是自己搞一臺Host，在上面虛擬幾臺VM做實驗。或者小型創業公司，通過在五臺十臺機器上的虛擬化，創建一些VM給公司內部開發測試團隊使用。那么對你而言，網絡虛擬化的迫切性并不強烈。也許你更多考慮的，是VM的可靠接入：和物理機一樣有效獲取網絡連接，能夠RDP訪問。Linux Kernel自帶的橋接模塊就可以很好的解決這一問題。原理上講，正確配置橋接，并把VM的virtual nic連接在橋接器上就OK啦。很多虛擬化平臺的早期解決方案也是如此，自動配置并以向用戶透明的方式提供虛擬機接入。如果你是OpenStack的fans，那Nova就更好地幫你完成了一系列網絡接入設置。Open vSwitch在WHY-OVS這篇文章中，第一句話就高度贊揚了Linux bridge：

“We love the existing network stack in Linux.? It is robust, flexible, and feature rich.? Linux already contains an in-kernel L2 switch (the Linux bridge) which can be used by VMs for inter-VM communication.? So, it is reasonable to ask why there is a need for a new network switch.”

但是，如果你是大型數據中心的網絡管理員，一朵沒有網絡虛擬化支持的云，將是無盡的噩夢。

在傳統數據中心中，網絡管理員習慣了每臺物理機的網絡接入均可見并且可配置。通過在交換機某端口的策略配置，可以很好控制指定物理機的網絡接入，訪問策略，網絡隔離，流量監控，數據包分析，Qos配置，流量優化等。

有了云，網絡管理員仍然期望能以per OS/per port的方式管理。如果沒有網絡虛擬化技術的支持，管理員只能看到被橋接的物理網卡，其上川流不息地跑著n臺VM的數據包。僅憑物理交換機支持，管理員無法區分這些包屬于哪個OS哪個用戶，只能望云興嘆乎？簡單列舉常見的幾種需求，Open vSwitch現有版本很好地解決了這些需求。

? ?需求一：網絡隔離。物理網絡管理員早已習慣了把不同的用戶組放在不同的VLAN中，例如研發部門、銷售部門、財務部門，做到二層網絡隔離。Open vSwitch通過在host上虛擬出一個軟件交換機，等于在物理交換機上級聯了一臺新的交換機，所有VM通過級聯交換機接入，讓管理員能夠像配置物理交換機一樣把同一臺host上的眾多VM分配到不同VLAN中去；

? ?需求二：QoS配置。在共享同一個物理網卡的眾多VM中，我們期望給每臺VM配置不同的速度和帶寬，以保證核心業務VM的網絡性能。通過在Open vSwitch端口上，給各個VM配置QoS，可以實現物理交換機的traffic queuing和traffic shaping功能。

? ?需求三：流量監控，Netflow，sFlow。物理交換機通過xxFlow技術對數據包采樣，記錄關鍵域，發往Analyzer處理。進而實現包括網絡監控、應用軟件監控、用戶監控、網絡規劃、安全分析、會計和結算、以及網絡流量數據庫分析和挖掘在內的各項操作。例如，NetFlow流量統計可以采集的數據非常豐富，包括：數據流時戳、源IP地址和目的IP地址、 源端口號和目的端口號、輸入接口號和輸出接口號、下一跳IP地址、信息流中的總字節數、信息流中的數據包數量、信息流中的第一個和最后一個數據包時戳、源AS和目的AS，及前置掩碼序號等。

xxFlow因其方便、快捷、動態、高效的特點，為越來越多的網管人員所接受，成為互聯網安全管理的重要手段，特別是在較大網絡的管理中，更能體現出其獨特優勢。

沒錯，有了Open vSwitch，作為網管的你，可以把xxFlow的強大淋漓盡致地應用在VM上！

? ?需求四：數據包分析，Packet Mirror。物理交換機的一大賣點，當對某一端口的數據包感興趣時（for trouble shooting , etc），可以配置各種span（SPAN, RSPAN, ERSPAN），把該端口的數據包復制轉發到指定端口，通過抓包工具進行分析。Open vSwitch官網列出了對SPAN, RSPAN, and GRE-tunneled mirrors的支持。

關于具體功能，就不一一贅述了，感興趣的童鞋可以參考官網功能列表：http://openvswitch.org/features/

只是在Open vSwitch上實現物理交換機的現有功能？那不是Nicira的風格。

云中的網絡，絕不僅僅需要傳統物理交換機已有的功能。云對網絡的需求，推動了Software Defined Network越來越火。而在各種SDN解決方案中，OpenFlow無疑是最引人矚目的。Flow Table + Controller的架構，為新服務新協議提供了絕佳的開放性平臺。Nicira把對Openflow的支持引入了Open vSwitch。引入以下模塊：

·???????? ovs-openflowd? ---? OpenFlow交換機；

·???????? ovs-controller? --- OpenFlow控制器；

·???????? ovs-ofctl? --- Open Flow 的命令行配置接口；

·???????? ovs-pki? --- 創建和管理公鑰框架；

·???????? tcpdump的補丁 --- 解析OpenFlow的消息；

不再展開，大家感興趣的話可以Google之。

圖2 ：Open Flow示意圖 -- 摘自Open Flow白皮書

需求決定產品，正是由于在企業級云中，需要各種豐富的網絡功能，VMware才于n年前就推出了vSwitch、vDS等虛擬交換機。正是看到了云中的網絡是一塊大市場，Cisco才與VMware緊密合作，以partner的形式基于VMware kernel API開發出了自己的分布式虛擬交換機Nexus 1000V（功能對應于VMware的vDS）。可惜的是，這兩款產品都是收費的。Citrix倒是基于Open vSwitch快速追趕，推出了自己的Distributed Virtual Switch解決方案。但是不好意思，也是收費的。開源云的標桿OpenStack去年下半年推出了一項宏大的計劃，啟動了Quantum項目，志在通過引入Open vSwitch，為Open Stack Network模塊勾勒出“Connectivity as a service”的動人前景。有時間的話，會再多帶帶開一篇文章討論。

感謝開源，Open vSwitch是坐公交車的成本，進口跑車的體驗！還等什么，在你的大型開源云架構中，使用Open vSwitch吧