Open vSwitch（開放虛擬交換標準）詳解
從虛擬機器到虛擬交換
提到虛擬化，大家第一印象往往是虛擬機器（Virtual Machine），VMware、Virtualbox，這些大名鼎鼎的虛擬機器軟體不少人都耳熟能詳。對企業使用者來說，虛擬技術最直接的好處是通過靈活配置資源、程式來高資源的利用率，從而降低應用成本。近些年，隨著虛擬化技術、交換技術以及雲端計算服務的發展，虛擬交換（Virtual Switch）已經越來越多的引起人們的關注。
顧名思義，虛擬交換就是利用虛擬平臺，通過軟體的方式形成交換機部件。跟傳統的物理交換機相比，虛擬交換機同樣具備眾多優點，一是配置更加靈活。一臺普通的伺服器可以配置出數十臺甚至上百臺虛擬交換機，且埠數目可以靈活選擇。例如，VMware的ESX一臺伺服器可以模擬出248臺虛擬交換機，且每臺交換機預設虛擬埠即可達56個；二是成本更加低廉，通過虛擬交換往往可以獲得昂貴的普通交換機才能達到的效能，例如微軟的Hyper-V平臺，虛擬機器與虛擬交換機之間的聯機速度輕易可達10Gbps。
虛擬交換與Open vSwitch
2008年底，思科釋出了針對VMWare的Nexus 1000V虛擬交換機，一時之間在業界掀起不小的風頭，並被評為當年虛擬世界大會的最佳新產品。或許思科已經習慣了“群星捧月”，此後很長一段時間裡並沒有見到正式的虛擬交換標準形成。除了惠普一年多以後提出了VEPA（虛擬乙太網埠聚合器），其他廠家關注的多，做事的少。隨著雲端計算跟虛擬技術的緊密融合，以及雲安全的角度考慮，技術市場曲線已經到了拐點，業界已經迫切需要一套開放的VS標準，眾多門派蠢蠢欲動。
烽煙即燃之際，Open vSwitch橫空出世，以開源技術作為基礎（遵循Apache2.0許可），由Nicira Networks開發，主要實現程式碼為可移植的C程式碼。它的誕生從一開始就得到了虛擬界大佬——Citrix System的關注。可能有讀者對Citrix不熟，但說到Xen恐怕就是婦孺皆知了，沒錯，Citrix正是Xen的東家。OVS在2010年5月才釋出1.0版本。而早在1月初Citrix就在其最新版本的開放雲平臺（ref［2］）中宣佈將Open vSwitch作為其預設元件，並在XenServer5.6 FP1中整合，作為其商用的Xen管理器（hypervisor）。除了Xen、Xen Cloud Platform、XenServer之外，支援的其他虛擬平臺包括 KVM、VirtualBox等。
OVS官方的定位是要做一個產品級質量的多層虛擬交換機，通過支援可程式設計擴充套件來實現大規模的網路自動化。設計目標是方便管理和配置虛擬機器網路，檢測多物理主機在動態虛擬環境中的流量情況。針對這一目標，OVS具備很強的靈活性。可以在管理程式中作為軟體switch執行，也可以直接部署到硬體裝置上作為控制層。同時在Linux上支援核心態（效能高）、使用者態（靈活）。此外OVS還支援多種標準的管理介面，如Netlow、sFlow、RSPAN,、ERSPAN, 、CLI。對於其他的虛擬交換機裝置如VMware的vNetwork分散式交換機跟思科Nexus 1000V虛擬交換機等它也提供了較好的支援。
目前OVS的官方版本為1.1.0pre2，主要特性包括
- 虛擬機器間互聯的可視性；
- 支援trunking的標準802.1Q VLAN模組；
- 細粒度的QoS；
- 每虛擬機器埠的流量策略；
- 負載均衡支援OpenFlow （參考openflow–打造彈性化的可控網際網路）
- 遠端配置相容Linux 橋接模組程式碼
OVS獲取
由於是開源專案，程式碼獲取十分簡單，最新程式碼可以利用git從官方網站下載。此外官方網站還提供了比較清晰的文件資料和應用例程，其部署十分輕鬆。當前最新程式碼包主要包括以下模組和特性：
- ovs-vswitchd 主要模組，實現switch的daemon，包括一個支援流交換的Linux核心模組；
- ovsdb-server 輕量級資料庫伺服器，提供ovs-vswitchd獲取配置資訊；
- ovs-brcompatd 讓ovs-vSwitch替換Linux bridge，包括獲取bridge ioctls的Linux核心模組；
- ovs-dpctl 用來配置switch核心模組；
- 一些Scripts and specs 輔助OVS安裝在Citrix XenServer上，作為預設switch；
- ovs-vsctl 查詢和更新ovs-vswitchd的配置；
- ovs-appctl 傳送命令訊息，執行相關daemon；
- ovsdbmonitor GUI工具，可以遠端獲取OVS資料庫和OpenFlow的流表。
此外，OVS也提供了支援OpenFlow的特性實現，包括
- ovs-openflowd 一個簡單的OpenFlow交換機；
- ovs-controller 一個簡單的OpenFlow控制器；
- ovs-ofctl 查詢和控制OpenFlow交換機和控制器；
- ovs-pki 為OpenFlow交換機建立和管理公鑰框架；
- tcpdump的補丁，解析OpenFlow的訊息；
結語
IT領域可以稱得上是人類歷史上最開放創新，也是最容易壟斷的行業。PC行業，wintel帝國曾塑造了不朽的神話，證明誰控制了cpu跟os，誰就控制了話語權，只要PC的軟硬體模式不發生革命性變化，wintel帝國的地位將是無人能撼的。後起之秀ARM藉助重視能耗的東風，再加上智慧終端技術的大發展才展露頭角。而在網際網路界，思科更是首先把握住了最核心的交換市場，早早登上至尊之位，即使是步後塵的juniper、huawei也只能是虎口奪食，各憑絕技分天下。現在虛擬交換技術的提出將給這一領域帶來新的契機，究竟鹿死誰手，更待後人評說。
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