Open vSwitch (OVS) 全面指南：命令、操作与实例详解

Open vSwitch（OVS）是一个高性能的多层软件交换机，专为虚拟化环境和云计算架构设计。它支持标准的管理接口和协议，如 NetFlow、sFlow、IPFIX、RSPAN、CLI、LACP、802.1ag 等，使其成为构建复杂网络拓扑的理想选择。

本指南将详细介绍 OVS 的相关命令、详细操作，并通过实例帮助您深入理解和掌握 OVS 的使用。

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目录

1. OVS 简介
2. 安装与初始配置
3. ovs-vsctl 命令详解
   • 3.1 基本桥接操作
   • 3.2 端口和接口管理
   • 3.3 VLAN 配置
   • 3.4 隧道配置
   • 3.5 QoS 和流量控制
4. ovs-ofctl 命令详解
   • 4.1 流表管理
   • 4.2 流表匹配和动作
   • 4.3 实例讲解
5. ovs-dpctl 命令详解
   • 5.1 数据路径管理
6. ovs-appctl 命令详解
   • 6.1 调试和监控
7. 综合实例
   • 7.1 创建桥接并添加端口
   • 7.2 配置 VLAN
   • 7.3 配置 GRE 隧道
   • 7.4 流量控制与 QoS
   • 7.5 配置 OpenFlow 流表
8. 常见问题与解决方案
9. 总结
10. 附录：常用命令速查表

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1. OVS 简介

什么是 Open vSwitch？

Open vSwitch（OVS）是一个开源的虚拟交换机，旨在在虚拟化环境中提供高性能的网络连接。它支持 OpenFlow 协议，可以与 SDN 控制器集成，实现灵活的网络管理。

OVS 的主要特性

• 跨平台支持：支持 Linux、FreeBSD、Windows 等操作系统。
• OpenFlow 支持：支持 OpenFlow 1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5 协议。
• 丰富的网络功能：支持 VLAN、隧道、QoS、镜像等高级网络功能。
• 可扩展性强：可以与多种网络管理工具和 SDN 控制器集成。

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2. 安装与初始配置

2.1 安装 OVS

在 Ubuntu 上，可以使用以下命令安装 OVS：

sudo apt-get update
sudo apt-get install openvswitch-switch

在 CentOS 或 RHEL 上：

sudo yum install openvswitch

2.2 启动 OVS 服务

安装完成后，启动并启用 OVS 服务：

# 在 Ubuntu 上
sudo systemctl start openvswitch-switch
sudo systemctl enable openvswitch-switch

# 在 CentOS/RHEL 上
sudo systemctl start openvswitch
sudo systemctl enable openvswitch

2.3 验证安装

使用以下命令验证 OVS 是否正确安装和运行：

sudo ovs-vsctl show

如果输出中显示了 ovs_version 等信息，表示 OVS 已成功安装并运行。

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3. ovs-vsctl 命令详解

ovs-vsctl 是 OVS 的主要配置工具，用于管理 OVS 数据库，包括桥接、端口、接口等的配置。

3.1 基本桥接操作

3.1.1 创建桥接

sudo ovs-vsctl add-br <bridge_name>

示例：

sudo ovs-vsctl add-br br0

3.1.2 删除桥接

sudo ovs-vsctl del-br <bridge_name>

示例：

sudo ovs-vsctl del-br br0

3.1.3 查看桥接

sudo ovs-vsctl list-br

3.1.4 显示桥接详细信息

sudo ovs-vsctl show

3.2 端口和接口管理

3.2.1 添加端口到桥接

sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <port_name>

示例：

sudo ovs-vsctl add-port br0 eth1

3.2.2 从桥接中删除端口

sudo ovs-vsctl del-port <bridge_name> <port_name>

示例：

sudo ovs-vsctl del-port br0 eth1

3.2.3 列出桥接的所有端口

sudo ovs-vsctl list-ports <bridge_name>

3.2.4 配置接口类型

指定接口类型（如 internal）：

sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <interface_name> -- set Interface <interface_name> type=internal

示例：

sudo ovs-vsctl add-port br0 tap0 -- set Interface tap0 type=internal

3.3 VLAN 配置

3.3.1 为端口设置 Access VLAN

sudo ovs-vsctl set port <port_name> tag=<vlan_id>

示例：

sudo ovs-vsctl set port eth1 tag=100

3.3.2 配置 Trunk 端口

sudo ovs-vsctl set port <port_name> trunks=<vlan_id_list>

示例：

sudo ovs-vsctl set port eth2 trunks=100,200,300

3.4 隧道配置

3.4.1 创建 GRE 隧道

sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <port_name> -- set interface <port_name> type=gre options:remote_ip=<remote_ip>

示例：

sudo ovs-vsctl add-port br0 gre0 -- set interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.1.2

3.4.2 创建 VXLAN 隧道

sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <port_name> -- set interface <port_name> type=vxlan options:remote_ip=<remote_ip>

示例：

sudo ovs-vsctl add-port br0 vxlan0 -- set interface vxlan0 type=vxlan options:remote_ip=192.168.1.3

3.5 QoS 和流量控制

3.5.1 配置 QoS 规则

sudo ovs-vsctl set port <port_name> qos=@newqos -- \
--id=@newqos create QoS type=linux-htb other-config:max-rate=<max_rate> queues:0=@q0 -- \
--id=@q0 create Queue other-config:min-rate=<min_rate>

示例：

限制端口 eth1 的最大带宽为 10Mbps：

sudo ovs-vsctl set port eth1 qos=@newqos -- \
--id=@newqos create QoS type=linux-htb other-config:max-rate=10000000 queues:0=@q0 -- \
--id=@q0 create Queue other-config:min-rate=10000000

3.5.2 查看 QoS 配置

sudo ovs-vsctl list qos
sudo ovs-vsctl list queue

3.5.3 删除 QoS 配置

sudo ovs-vsctl destroy QoS <qos_uuid>
sudo ovs-vsctl destroy Queue <queue_uuid>

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4. ovs-ofctl 命令详解

ovs-ofctl 命令用于管理 OpenFlow 流表，包括添加、删除和查看流表规则。

4.1 流表管理

4.1.1 查看流表

sudo ovs-ofctl dump-flows <bridge_name>

示例：

sudo ovs-ofctl dump-flows br0

4.1.2 添加流表

sudo ovs-ofctl add-flow <bridge_name> "<flow_rule>"

示例：

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "in_port=1,actions=output:2"

4.1.3 删除流表

• 删除特定流表：

  sudo ovs-ofctl del-flows <bridge_name> "<flow_rule>"
  

• 删除所有流表：

  sudo ovs-ofctl del-flows <bridge_name>
  

示例：

删除所有流表：

sudo ovs-ofctl del-flows br0

4.2 流表匹配和动作

4.2.1 流表匹配字段

• in_port：输入端口
• dl_src：源 MAC 地址
• dl_dst：目的 MAC 地址
• dl_type：以太网类型（如 IPv4 为 0x0800）
• nw_src：源 IP 地址
• nw_dst：目的 IP 地址
• tp_src：源端口号（TCP/UDP）
• tp_dst：目的端口号（TCP/UDP）
• ip_proto：IP 协议（如 TCP 为 6，UDP 为 17）

4.2.2 流表动作

• output:<port>：将数据包输出到指定端口
• drop：丢弃数据包
• normal：按正常的 L2/L3 转发
• mod_vlan_vid:<vlan_id>：修改 VLAN ID
• strip_vlan：去除 VLAN 标签

4.3 实例讲解

4.3.1 允许特定 IP 地址的流量

允许从源 IP 为 192.168.1.100 的流量通过：

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "priority=100,nw_src=192.168.1.100,actions=normal"

4.3.2 阻止特定端口的流量

阻止所有访问 TCP 端口 80 的流量：

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "priority=100,tp_dst=80,actions=drop"

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5. ovs-dpctl 命令详解

ovs-dpctl 用于管理 OVS 内核数据路径，包括查看和修改数据路径信息。

5.1 数据路径管理

5.1.1 列出数据路径

sudo ovs-dpctl show

5.1.2 添加数据路径

sudo ovs-dpctl add-dp <datapath_name>

5.1.3 删除数据路径

sudo ovs-dpctl del-dp <datapath_name>

5.1.4 查看数据路径中的端口

sudo ovs-dpctl dump-ports <datapath_name>

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6. ovs-appctl 命令详解

ovs-appctl 命令用于与 OVS 守护进程通信，进行调试和监控。

6.1 调试和监控

6.1.1 查看 OpenFlow 连接

sudo ovs-appctl bridge/dump-flows <bridge_name>

6.1.2 查看日志级别

sudo ovs-appctl vlog/list

6.1.3 设置日志级别

sudo ovs-appctl vlog/set <module>:<level>

示例：

将 ofproto 模块的日志级别设置为 dbg（debug）：

sudo ovs-appctl vlog/set ofproto:dbg

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7. 综合实例

7.1 创建桥接并添加端口

7.1.1 创建桥接 br0

sudo ovs-vsctl add-br br0

7.1.2 将物理网卡 eth1 添加到 br0

sudo ovs-vsctl add-port br0 eth1

7.1.3 创建内部接口 int0 并添加到 br0

sudo ovs-vsctl add-port br0 int0 -- set Interface int0 type=internal

7.2 配置 VLAN

7.2.1 将端口 eth1 配置为 Access VLAN 100

sudo ovs-vsctl set port eth1 tag=100

7.2.2 将端口 eth2 配置为 Trunk，允许 VLAN 100 和 200

sudo ovs-vsctl set port eth2 trunks=100,200

7.3 配置 GRE 隧道

7.3.1 在本地主机上创建 GRE 隧道接口

sudo ovs-vsctl add-port br0 gre0 -- set interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.1.2

7.3.2 在远程主机上创建对应的 GRE 隧道接口

sudo ovs-vsctl add-port br0 gre0 -- set interface gre0 type=gre options:remote_ip=192.168.1.1

7.4 流量控制与 QoS

7.4.1 限制端口 eth1 的带宽为 10Mbps

sudo ovs-vsctl set port eth1 qos=@newqos -- \
--id=@newqos create QoS type=linux-htb other-config:max-rate=10000000 queues:0=@q0 -- \
--id=@q0 create Queue other-config:min-rate=10000000

7.5 配置 OpenFlow 流表

7.5.1 实现简单的 L2 转发

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "priority=0,actions=flood"

7.5.2 根据源 MAC 地址转发

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "priority=100,dl_src=00:11:22:33:44:55,actions=output:2"

7.5.3 配置 VLAN 转发

将 VLAN 100 的流量转发到端口 2：

sudo ovs-ofctl add-flow br0 "priority=100,vlan_tci=0x1000/0x1fff,actions=output:2"

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8. 常见问题与解决方案

8.1 OVS 无法启动或服务异常

解决方案：

• 检查 OVS 服务状态：

  sudo systemctl status openvswitch-switch
  

• 查看日志文件 /var/log/openvswitch/ovs-vswitchd.log 和 /var/log/openvswitch/ovsdb-server.log，查找错误信息。

• 确认内核模块已加载：

  lsmod | grep openvswitch
  

  如果未加载，可以手动加载：

  sudo modprobe openvswitch
  

8.2 网络连接中断或数据包无法转发

解决方案：

• 检查桥接和端口配置是否正确：

  sudo ovs-vsctl show
  

• 确认流表规则是否正确：

  sudo ovs-ofctl dump-flows <bridge_name>
  

• 检查防火墙设置，确保相关端口未被阻塞。

8.3 流量限制不生效

解决方案：

• 确认 QoS 配置正确：

  sudo ovs-vsctl list qos
  sudo ovs-vsctl list queue
  

• 检查内核是否支持 htb 队列策略：

  lsmod | grep sch_htb
  

  如果未加载，可以手动加载：

  sudo modprobe sch_htb
  

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9. 总结

通过本指南，您应该对 OVS 的基本原理、常用命令和配置方法有了全面的了解。OVS 是一个功能强大的虚拟交换机，适用于构建复杂的网络拓扑和实现高级网络功能。熟练掌握 OVS 的使用，可以帮助您在虚拟化环境中实现高效、灵活和可管理的网络架构。

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10. 附录：常用命令速查表

ovs-vsctl 命令

• 创建桥接：

  sudo ovs-vsctl add-br <bridge_name>
  

• 删除桥接：

  sudo ovs-vsctl del-br <bridge_name>
  

• 添加端口到桥接：

  sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <port_name>
  

• 设置端口 VLAN：

  sudo ovs-vsctl set port <port_name> tag=<vlan_id>
  

• 配置 Trunk 端口：

  sudo ovs-vsctl set port <port_name> trunks=<vlan_id_list>
  

• 创建隧道接口：

  sudo ovs-vsctl add-port <bridge_name> <port_name> -- set interface <port_name> type=<tunnel_type> options:remote_ip=<remote_ip>
  

ovs-ofctl 命令

• 查看流表：

  sudo ovs-ofctl dump-flows <bridge_name>
  

• 添加流表：

  sudo ovs-ofctl add-flow <bridge_name> "<flow_rule>"
  

• 删除流表：

  sudo ovs-ofctl del-flows <bridge_name> "<flow_rule>"
  

ovs-dpctl 命令

• 查看数据路径：

  sudo ovs-dpctl show
  

ovs-appctl 命令

• 查看日志级别：

  sudo ovs-appctl vlog/list
  

• 设置日志级别：

  sudo ovs-appctl vlog/set <module>:<level>