学习 Neutron 系列文章：
OVS bridge 有两种模式：“normal” 和 “flow”。“normal” 模式的 bridge 同普通的 Linux 桥，而 “flow” 模式的 bridge 是根据其流表（flow tables） 来进行转发的。Neutron 使用两种 OVS bridge：br-int 和 br-tun。其中，br-int 是一个 “normal” 模式的虚拟网桥，而 br-tun 是 “flow” 模式的，它比 br-int 复杂得多。
下面左图是 Open vSwitch 中流表的结构。右图这个流程图详细描述了数据包流通过一个 OpenFlow 交换机的过程。
Proxy ARP 就是通过一个主机（通常是Router）来作为指定的设备对另一个设备作出 ARP 的请求进行应答。
举个例子：主机A，IP地址是192.168.0.11/24；主机B，IP地址是192.168.1.22/24。主机A和主机B通过路由器R相连接，并且路由器R启用了Proxy ARP，并配置有路由。网络拓扑如下：
eth0 eth0 eth1 eth0
A------------------------Router R----------------------B
192.168.0.11/24 192.168.0.0/24 eth0 192.168.1.22/24
192.168.1.0/24 eth1
在主机A上执行：ping 192.168.1.22，主机 A 不知道主机 B 的 MAC 地址是多少，首先要发送 ARP 查询报文，路由器 R 接收到主机 A 发出的 ARP 查询报文，并代替主机 B 作出应答，应答 ARP 报文中填入的就是路由器 R 的MAC地址。这样，主机A就会认为路由器R的地址是192.168.1.22。以后所有发往192.168.1.22的报文都发到路由器R，路由器R再根据已配置好的路由表将报文转发给主机B。
这样做的好处就是，主机A上不需要设置任何默认网关或路由策略，不管路由器R的IP地址怎么变化，主机A都能通过路由器B到达主机B，也就是实现了所谓的透明代理。相反，若主机A上设置有默认网关或路由策略时，当主机A向192.168.1.22发送报文，首先要查找路由表，而主机A所在的网段是192.168.0.0/24，主机B所在网段是192.168.1.0/24，主机A只能通过默认网关将报文发送出去，这样代理ARP也就失去了作用。
优点：
最主要的一个优点就是能够在不影响其他router的路由表的情况下在网络上添加一个新的router,这样使得子网的变化对主机是透明的。
proxy ARP应该使用在主机没有配置默认网关或没有任何路由策略的网络上
缺点：
1.增加了某一网段上 ARP 流量
2.主机需要更大的 ARP table 来处理IP地址到MAC地址的映射
3.安全问题,比如 ARP 欺骗(spoofing)
4.不会为不使用 ARP 来解析地址的网络工作
5.不能够概括和推广网络拓扑
OpenStack 中，Neutron 作为 OVS 的 Controller，向 OVS 发出管理 tunnel port 的指令，以及提供流表。
Neutron 定义了多种流表。以下面的配置（配置了 GRE 和 VXLAN 两种 tunnel types）为例：
其中，10.0.1.31 是计算节点1, 10.0.1.21 是网络节点, 10.0.1.39 是计算节点2。
计算节点1 上 ML2 Agent 启动后的 br-tun 的 flows：
表号
用途
例子
table=0, priority=1,in_port=3 actions=resubmit(,4) //从网络节点来的，转 4，结果被丢弃
table=0, priority=1,in_port=4 actions=resubmit(,3) //从网络节点来的，转 3
table=0, priority=1,in_port=5 actions=resubmit(,3) //从计算节点来的，转 3
table=0, priority=1,in_port=2 actions=resubmit(,4) //从计算节点来的，转 4，结果被丢弃
table=0, priority=1,in_port=1 actions=resubmit(,2) //从虚机来的，转 2
table=0, priority=0 actions=drop //其余的丢弃
DVR_PROCESS = 1
handle packets coming from patch_int unicasts go to table UCAST_TO_TUN where remote addresses are learnt
用于 DVR
PATCH_LV_TO_TUN = 2
table=2, priority=0,dl_dst=00:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00 actions=resubmit(,20) //单播包，转 20
GRE_TUN_TO_LV = 3
table=3, priority=1,tun_id=0x4 actions=mod_vlan_vid:1,resubmit(,10) //将 tun_id 为 4 的，修改 vlan id 为1，转 10 处理
table=3, priority=0 actions=drop //其余的丢弃
VXLAN_TUN_TO_LV = 4
table=4, priority=0 actions=drop //丢弃
DVR_NOT_LEARN = 9
LEARN_FROM_TUN = 10
学习table
table=10,priority=1 actions=learn(table=20,hard_timeout=300,priority=1,NXM_OF_VLAN_TCI[0..11],NXM_OF_ETH_DST[]=NXM_OF_ETH_SRC[],load:0->NXM_OF_VLAN_TCI[],load:NXM_NX_TUN_ID[]->NXM_NX_TUN_ID[],output:NXM_OF_IN_PORT[]),output:1
UCAST_TO_TUN = 20
//学习到的规则
table=20, priority=2,dl_vlan=1,dl_dst=fa:16:3e:7e:ab:cc actions=strip_vlan,set_tunnel:0x3e9,output:5 //如果vlan 为1，而且目的MAC地址等于 fa:16:3e:7e:ab:cc，设置 tunnel id，从端口 5 发出
table=20,priority=0 actions=resubmit(,22) //直接转 22
ARP_RESPONDER = 21
ARP table
当使用 arp_responder 和 l2population 时候用到
FLOOD_TO_TUN = 22
Flood table
table=22,dl_vlan=1 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x4,output:5,output:4 //对于 dl_vlan 为1的，设置 tunnel id 为 4，从端口4 和 5 转出
table=22,priority=0 actions=drop
来个图简单些：
其中比较有意思的是：
（1）为什么从 VXLAN 过来的流量都被丢弃了，最后发出去也用的是 GRE 端口。看来同时有 GRE 和 VXLAN 隧道的话，OVS 只会选择 GRE。具体原因待查。
（2）MAC 地址学习：Table 10 会将学习到的规则（Local VLAN id + Src MAC Addr => IN_Port）放到 table 20。当表格20 发现一个单播地址是已知的时候，直接从一个特定的 GRE 端口发出；未知的话，视同组播地址从所有 GRE 端口发出。
学习规则：
table=20,hard_timeout=300,priority=1,NXM_OF_VLAN_TCI[0..11],NXM_OF_ETH_DST[]=NXM_OF_ETH_SRC[],load:0->NXM_OF_VLAN_TCI[],load:NXM_NX_TUN_ID[]->NXM_NX_TUN_ID[],output:NXM_OF_IN_PORT[]
table=20：修改 table 20。这是个 MAC 学习流表。
hard_timeout：该 flow 的过期时间。
NXM_OF_VLAN_TCI[0..11] ：记录 vlan tag，所以学习结果中有 dl_vlan=1
NXM_OF_ETH_DST[]=NXM_OF_ETH_SRC[] ：将 mac source address 记录，所以结果中有 dl_dst=fa:16:3e:7e:ab:cc
load:0->NXM_OF_VLAN_TCI[]：在发送出去的时候，vlan tag设为0，所以结果中有 actions=strip_vlan
load:NXM_NX_TUN_ID[]->NXM_NX_TUN_ID[] ：发出去的时候，设置 tunnul id，所以结果中有set_tunnel:0x3e9
output:NXM_OF_IN_PORT[]：指定发送给哪个port，由于是从 port2 进来的，因而结果中有output:2。
学到的规则：
table=20, n_packets=1239, n_bytes=83620, idle_age=735, hard_age=65534, priority=2,dl_vlan=1,dl_dst=fa:16:3e:7e:ab:cc actions=strip_vlan,set_tunnel:0x3e9,output:2
这里可以看到，通过 MAC 地址学习机制，Neutron 可以一定程度地优化网络流向，但是这种机制需要等待从别的节点的流量进来，只能算是一种被动的机制，效率不高。而且，这种机制只对单播帧有效，而对于多播和组播依然无效。其结果是网络成本依然很高。下图中，A 的广播包其实只对 3 和 4 有用，但是 2 和 5 也收到了。
使用 ARP Responder 需要满足两个条件：
（1）设置 arp_responder = true 来使用 OVS 的ARP 处理能力 。这需要 OVS 2.1 （运行 ovs-vswitchd --version 来查看 OVS 版本） 和 ML2 l2population 驱动的支持。当使用隧道方式的时候，OVS 可以处理一个 ARP 请求而不是使用广播机制。如果 OVS 版本不够的话，Neutorn 是无法设置 arp responder entry 的，你会在 openvswitch agent 日志中看到 “Stderr: '2015-07-11T04:57:32Z|00001|meta_flow|WARN|destination field arp_op is not writable\novs-ofctl: -:2: actions are invalid with specified match (OFPBAC_BAD_SET_ARGUMENT)\n'”这样的错误，你也就不会在 ”ovs-ofctl dump-flows br-tun“ 命令的输出中看到相应的 ARP Responder 条目了。
（2）设置 l2_population = true。同时添加 mechanism_drivers = openvswitch,l2population。OVS 需要 Neutron 作为 SDN Controller 向其输入 ARP Table flows。
杀掉 neutron openvswitch， ovs-* 各种进程
#编译安装
去 http://openvswitch.org/download/ 下载最新版本的代码，解压，进入解压后的目录
安装依赖包，比如 gcc，make
uname -r
./configure --with-linux=/lib/modules/3.13.0-51-generic/build
make && make install
#查看安装的版本
root@compute2:/home/s1# ovs-vsctl --version
ovs-vsctl (Open vSwitch) 2.3.2
Compiled Jul 12 2015 09:09:42
DB Schema 7.6.2
#处理 db
rm /etc/openvswitch/conf.db （老的db要删除掉，否则会报错）
ovsdb-tool create /etc/openvswitch/conf.db vswitchd/vswitch.ovsschema
#启动 ovs
cp /usr/local/bin/ovs-* /usr/bin
ovsdb-server /etc/openvswitch/conf.db -vconsole:emer -vsyslog:err -vfile:info --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key --certificate=db:Open_vSwitch,SSL,certificate --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert --no-chdir --log-file=/var/log/openvswitch/ovsdb-server.log --pidfile=/var/run/openvswitch/ovsdb-server.pid --detach --monitor
ovs-vswitchd unix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock -vconsole:emer -vsyslog:err -vfile:info --mlockall --no-chdir --log-file=/var/log/openvswitch/ovs-vswitchd.log --pidfile=/var/run/openvswitch/ovs-vswitchd.pid --detach --monitor
#启动 neutron openvswitch agent，确保log 文件中 ovs-vsctl 和 ovs-ofctl 调用没有错误
#修改 /usr/share/openvswitch/scripts/ovs-lib 文件，保证机器重启后 OVS 正常运行
将 rundir=${OVS_RUNDIR-'/var/run/openvswitch'} 改为 rundir=${OVS_RUNDIR-'/usr/local/var/run/openvswitch'}
有了 arp_responder 以后，br-tun 的流表增加了几项和处理：
（1）table 2 中增加一条 flow，是的从本地虚机来的 ARP 广播帧转到table 21
（2）在 table 21 中增加一条 flow 将其发发往 table 22
（3）由 L2 population 发来的 entry 来更新 table 21。
table 21 是在新的 l2pop 地址进来的时候更新的。比如说，compute C 上增加了新的虚机 VM3，然后计算节点 A 和 B 收到一条 l2pop 消息说 VM3 （IP 是***，MAC 是 ***） 在 Host C 上，在 network "Z“ 中。然后，Compute A 和 B 会在 table 21 中增加相应的 flows。
table 21 中的每一条 flow，会和进来的帧的数据做匹配（ARP 协议，network，虚机的 IP）。如果匹配成功，则构造一个 ARP 响应包，其中包括了 IP 和 MAC，从原来的 port 发回到虚机。如果没有吻合的，那么转发到 table 22 做泛洪。
增加的 flow tables 在红色部分：
l2pop 的原理也不复杂。Neutron 中保存每一个端口的状态，而端口保存了网络相关的数据。虚机启动过程中，其端口状态会从 down 到build 到 active。因此，在每次端口发生状态变化时，函数 update_port_postcommit 都将会被调用：
在某些状态变化下：
update_port_postcommit (down to active) -> _update_port_up -> add_fdb_entries -> fdb_add -> fdb_add_tun -> setup_tunnel_port （如果 tunnel port 不存在，则创建 tunnel port）, add_fdb_flow -> add FLOOD_TO_TUN flow （如果是 Flood port，则将端口添加到 Flood output ports）; setup_entry_for_arp_reply('add'。如果不是 Flood port，那么 添加 ARP Responder entry （MAC -> IP）) 以及 add UCAST_TO_TUN flow Unicast Flow entry （MAC -> Tunnel port number）。
update_port_postcommit (active to down) -> _update_port_down -> remove_fdb_entries
delete_port_postcommit (active to down) -> _update_port_down -> remove_fdb_entries -> fdb_remove -> fdb_remove_tun -> cleanup_tunnel_port, del_fdb_flow -> mod/del FLOOD_TO_TUN flow; setup_entry_for_arp_reply ('remove'), delete UCAST_TO_TUN flow
update_port_postcommit (fixed ip changed) -> _fixed_ips_changed -> update_fdb_entries
通过这种机制，每个节点上的如下数据得到了实时更新，从而避免了不必要的隧道连接和广播。
Tunnel port
FLOOD_TO_TUN （table 22）flow
ARP responder flow
UCAST_TO_TUN （table 20） flow
有和没有 l2pop 的效果：
1. def tunnel_sync(self) 函数除了上报自己的 local_ip 外不再自己见 tunnels，一切等 l2pop 的通知。
2. 在 compute1 上添加第一个虚机 81.1.180.8
neutron-server：
通知 compute1： {'segment_id': 6L, 'ports': {u'10.0.1.21': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:87:40:f3', u'81.1.180.1']]}, 'network_type': u'gre'}}
通知所有 agent： {'segment_id': 6L, 'ports': {u'10.0.1.31': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:b3:e7:7a', u'81.1.180.8']]}, 'network_type': u'gre'}}
compute1：
添加和网络节点的tunnel options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.31", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.21"}
添加到网段网关的 Unicast flow：table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=130, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:87:40:f3 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:4
增加网段 81.1.180.1 网关的 ARP flows：table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=130, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.1 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:87:40:f3,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e8740f3->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b401->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
修改 Flood flow
compute 2 节点：因为它上面还没有运行虚机，所以不做操作。
3. 在 compute 2 上添加一个虚机 81.1.180.9
neutron server：
通知 compute 2 ： {'segment_id': 6L, 'ports': {u'10.0.1.31': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:b3:e7:7a', u'81.1.180.8']], u'10.0.1.21': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:87:40:f3', u'81.1.180.1']]}, 'network_type': u'gre'}}
通知所有 agent： {'segment_id': 6L, 'ports': {u'10.0.1.39': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:73:49:41', u'81.1.180.9']]}, 'network_type': u'gre'}
建立 tunnel（ID 5）： {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.31", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.39"}
增加 arp responder flow（compute2 上新的虚机 IP -> MAC）：table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=79, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.9 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:73:49:41,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e734941->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b409->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
增加 unicast flow （新虚机的 MAC -> Tunnel port）：table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=79, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:73:49:41 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5
添加新的 Tunnel port 到 Flood flow：table=22, n_packets=13, n_bytes=1717, idle_age=255, hard_age=78, dl_vlan=2 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5,output:4
compute2：
建立和计算节点以及compute1的tunnel：options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.39", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.21"}，options: {df_default="true", in_key=flow, local_ip="10.0.1.39", out_key=flow, remote_ip="10.0.1.31"}
增加 ARP flow（compute 1 上的虚机的 MAC -> IP）：table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.8 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:b3:e7:7a,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163eb3e77a->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b408->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
增加 Unicast flow （compute 1 上的虚机 MAC -> Tunnel port）：table=20, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=2,dl_vlan=2,dl_dst=fa:16:3e:b3:e7:7a actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:4
增加 ARP flow（新虚机的网关的 MAC -> IP） table=21, n_packets=0, n_bytes=0, idle_age=268, priority=1,arp,dl_vlan=2,arp_tpa=81.1.180.1 actions=move:NXM_OF_ETH_SRC[]->NXM_OF_ETH_DST[],mod_dl_src:fa:16:3e:87:40:f3,load:0x2->NXM_OF_ARP_OP[],move:NXM_NX_ARP_SHA[]->NXM_NX_ARP_THA[],move:NXM_OF_ARP_SPA[]->NXM_OF_ARP_TPA[],load:0xfa163e8740f3->NXM_NX_ARP_SHA[],load:0x5101b401->NXM_OF_ARP_SPA[],IN_PORT
修改 Flood flow（添加到 Compute 1 的 port）：table=22, n_packets=13, n_bytes=1717, idle_age=128, dl_vlan=2 actions=strip_vlan,set_tunnel:0x6,output:5,output:4
3. 删除 compute1 上的一个vm（也是唯一的一个）
通知所有 agent： {'segment_id': 6L, 'ports': {u'10.0.1.31': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:b3:e7:7a', u'81.1.180.8']]}, 'network_type': u'gre'}
compute 1：
因为没有别的虚机了，删除所有 tunnel ports
修改或者删除 ARP, Unicast 和 Flood flows
compute 2：
删除了 compute1 的 tunnel
删除该虚机对应的 ARP flow
4. 在 compute1 上创建第一个不同网络的虚机
通知 compute 1： {u'e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6': {'segment_id': 4L, 'ports': {u'10.0.1.21': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:90:e5:50', u'91.1.180.1'], [u'fa:16:3e:17:c9:26', u'90.1.180.1'], [u'fa:16:3e:69:92:30', u'90.1.180.3'], [u'fa:16:3e:69:92:30', u'91.1.180.2']]}, 'network_type': u'gre'}}
通知所有 agent：{u'e2022937-ec2a-467a-8cf1-f642a3f777b6': {'segment_id': 4L, 'ports': {u'10.0.1.31': [['00:00:00:00:00:00', '0.0.0.0'], [u'fa:16:3e:e9:ee:0c', u'91.1.180.9']]}, 'network_type': u'gre'}}
compute 1：建立和网络节点的 tunnel port；更新 Flood flows；添加 ARP flows
compute 2：没什么action，因为该节点上没有新建虚机的网络内的虚机
过程的大概说明：
虚机在收到 fannout FDB entries 后，检查其中每个 port 的 network_id（即 “segment_id”）。如果本机上有该 network 内的 port，那么就处理 entries 中的 “ports”部分；否则，不处理该 entries。
因此，当计算节点上没有运行任何虚机时，不会建立任何 tunnel。如果两个虚机上有相同网络内的虚机，那么建立会建立 tunnel。
这种机制能实时建立 tunnel port，Flood entry （创建 Tunnel port 同时添加到 Flood output ports 列表）， Unicast flow （虚机和网关 MAC -> Tunnel port） 和 ARP Responder entry （虚机和网关 MAC -> IP）。下图中的蓝色部分的流表都会被及时更新。
Neutron server 在端口创建/删除/修改时，如果是该节点上的第一个虚机，首先发送直接消息；然后发通知消息给所有的计算和网络节点。
应该说 l2pop 的原理和实现都很直接，但是在大规模部署环境中，这种通知机制（通知所有的 ML2 Agent 节点）可能会给 MQ 造成很大的负担。一旦 MQ 不能及时处理消息，虚机之间的网络将受到影响。下面是 l2pop 中通知机制代码：
不知道这个数目有没有上限？数目很多的情况下会不会有性能问题？OVS 有没有处理能力上限？这些问题也许得在实际的生产环境中才能得到证实和答案。
本文转自SammyLiu博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sammyliu/p/4633814.html，如需转载请自行联系原作者