第25讲 | 软件定义网络：共享基础设施的小区物业管理办法笔记本：创建时间：作者：URL：
P.趣谈网络协议2018/7/26 14:50hongfenghuoju
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2018/7/26 14:50
第25讲 | 软件定义网络：共享基础设施的小区物业管理办法2018-07-13 刘超第25讲 | 软件定义网络：共享基础设施的小区物业管理办法刘超- 00:00 / 18:25上一节我们说到，使用原生的VLAN和Linux网桥的方式来进行云平台的管理，但是这样在灵活性、隔离性方面都显得不足，而且整个网络缺少统一的视图、统一的管理。可以这样比喻，云计算就像大家一起住公寓，要共享小区里面的基础设施，其中网络就相当于小区里面的电梯、楼道、路、大门等，大家都走，往往会常出现问题，尤其在上班高峰期，出门的人太多，对小区的物业管理就带来了挑战。物业可以派自己的物业管理人员，到每个单元的楼梯那里，将电梯的上下行速度调快一点，可以派人将隔离健身区、景色区的栅栏门暂时打开，让大家可以横穿小区，直接上地铁，还可以派人将多个小区出入口，改成出口多、入口少等等。等过了十点半，上班高峰过去，再派人都改回来。软件定义网络（SDN）这种模式就像传统的网络设备和普通的Linux网桥的模式，配置整个云平台的网络通路，你需要登录到这台机器上配置这个，再登录到另外一个设备配置那个，才能成功。如果物业管理人员有一套智能的控制系统，在物业监控室里就能看到小区里每个单元、每个电梯的人流情况，然后在监控室里面，只要通过远程控制的方式，拨弄一个手柄，电梯的速度就调整了，栅栏门就打开了，某个入口就改出口了。这就是软件定义网络（SDN）。它主要有以下三个特点。控制与转发分离：转发平面就是一个个虚拟或者物理的网络设备，就像小区里面的一条条路。控制平面就是统一的控制中心，就像小区物业的监控室。它们原来是一起的，物业管理员要从
监控室出来，到路上去管理设备，现在是分离的，路就是走人的，控制都在监控室。
控制平面与转发平面之间的开放接口：控制器向上提供接口，被应用层调用，就像总控室提供按钮，让物业管理员使用。控制器向下调用接口，来控制网络设备，就像总控室会远程控制
电梯的速度。这里经常使用两个名词，前面这个接口称为北向接口，后面这个接口称为南向接口，上北下南嘛。
逻辑上的集中控制：逻辑上集中的控制平面可以控制多个转发面设备，也就是控制整个物理网络，因而可以获得全局的网络状态视图，并根据该全局网络状态视图实现对网络的优化控制，
就像物业管理员在监控室能够看到整个小区的情况，并根据情况优化出入方案。
OpenFlow和OpenvSwitch
SDN有很多种实现方式，我们来看一种开源的实现方式。
OpenFlow是SDN控制器和网络设备之间互通的南向接口协议，OpenvSwitch用于创建软件的虚拟交换机。OpenvSwitch是支持OpenFlow协议的，当然也有一些硬件交换机也支持OpenFlow协议。它们都可以被统一的SDN控制器管理，从而实现物理机和虚拟机的网络连通。
SDN控制器是如何通过OpenFlow协议控制网络的呢？
在OpenvSwitch里面，有一个流表规则，任何通过这个交换机的包，都会经过这些规则进行处理，从而接收、转发、放弃。
那流表长啥样呢？其实就是一个个表格，每个表格好多行，每行都是一条规则。每条规则都有优先级，先看高优先级的规则，再看低优先级的规则。
对于每一条规则，要看是否满足匹配条件。这些条件包括，从哪个端口进来的，网络包头里面有什么等等。满足了条件的网络包，就要执行一个动作，对这个网络包进行处理。可以修改包头里的内容，可以跳到任何一个表格，可以转发到某个网口出去，也可以丢弃。通过这些表格，可以对收到的网络包随意处理。
具体都能做什么处理呢？通过上面的表格可以看出，简直是想怎么处理怎么处理，可以覆盖TCP/IP协议栈的四层。对于物理层：匹配规则包括由从哪个口进来；执行动作包括从哪个口出去。对于MAC层：匹配规则包括：源MAC地址是多少？（dl_src），目标MAC是多少？（dl_dst），所属vlan是多少？（dl_vlan）；执行动作包括：修改源MAC（mod_dl_src），修改目标MAC（mod_dl_dst），修改VLAN（mod_vlan_vid），删除VLAN（strip_vlan），MAC地址学习（learn）。对于网络层：匹配规则包括：源IP地址是多少？(nw_src)，目标IP是多少？（nw_dst）。执行动作包括：修改源IP地址（mod_nw_src），修改目标IP地址（mod_nw_dst）。对于传输层：匹配规则包括：源端口是多少？（tp_src），目标端口是多少？（tp_dst）。执行动作包括：修改源端口（mod_tp_src），修改目标端口（mod_tp_dst）。总而言之，对于OpenvSwitch来讲，网络包到了我手里，就是一个Buffer，我想怎么改怎么改，想发到哪个端口就发送到哪个端口。OpenvSwitch有本地的命令行可以进行配置，能够实验咱们前面讲过的一些功能。我们可以通过OpenvSwitch的命令创建一个虚拟交换机。然后可以将多个虚拟端口port添加到这个虚拟交换机上。ovs-vsctl add-br ubuntu_br实验一：用OpenvSwitch实现VLAN的功能下面我们实验一下通过OpenvSwitch实现VLAN的功能，在OpenvSwitch中端口port分两种。第一类是access port：这个端口配置tag，从这个端口进来的包会被打上这个tag；如果网络包本身带有的VLAN ID等于tag，则会从这个port发出；从access port发出的包不带VLAN ID。第二类是trunk port：这个port不配置tag，配置trunks；如果trunks为空，则所有的VLAN都trunk，也就意味着对于所有VLAN的包，本身带什么VLAN ID，就是携带者什么VLAN ID，如果没有设置VLAN，就属于VLAN 0，全部允许通过；如果trunks不为空，则仅仅带着这些VLAN ID的包通过。我们通过以下命令创建如下的环境：ovs-vsctl add-port ubuntu_br first_brovs-vsctl add-port ubuntu_br second_brovs-vsctl add-port ubuntu_br third_brovs-vsctl set Port vnet0 tag=101ovs-vsctl set Port vnet1 tag=102ovs-vsctl set Port vnet2 tag=103ovs-vsctl set Port first_br tag=103ovs-vsctl clear Port second_br tagovs-vsctl set Port third_br trunks=101,102另外要配置禁止MAC地址学习。ovs-vsctl set bridge ubuntu_br flood-vlans=101,102,103
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