Openvswitch原理与代码分析(4):网络包的处理过程
来源:互联网 发布:java 按位异或 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 17:21
在上一节提到,Openvswitch的内核模块openvswitch.ko会在网卡上注册一个函数netdev_frame_hook,每当有网络包到达网卡的时候,这个函数就会被调用。
- static struct sk_buff *netdev_frame_hook(struct sk_buff *skb)
- {
- if (unlikely(skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK))
- return skb;
- port_receive(skb);
- return NULL;
- }
调用port_receive即是调用netdev_port_receive
#define port_receive(skb) netdev_port_receive(skb, NULL)
- void netdev_port_receive(struct sk_buff *skb, struct ip_tunnel_info *tun_info)
- {
- struct vport *vport;
- vport = ovs_netdev_get_vport(skb->dev);
- ……
- skb_push(skb, ETH_HLEN);
- ovs_skb_postpush_rcsum(skb, skb->data, ETH_HLEN);
- ovs_vport_receive(vport, skb, tun_info);
- return;
- error:
- kfree_skb(skb);
- }
在函数int ovs_vport_receive(struct vport *vport, struct sk_buff *skb, const struct ip_tunnel_info *tun_info)实现如下
- int ovs_vport_receive(struct vport *vport, struct sk_buff *skb,
- const struct ip_tunnel_info *tun_info)
- {
- struct sw_flow_key key;
- ......
- /* Extract flow from 'skb' into 'key'. */
- error = ovs_flow_key_extract(tun_info, skb, &key);
- if (unlikely(error)) {
- kfree_skb(skb);
- return error;
- }
- ovs_dp_process_packet(skb, &key);
- return 0;
- }
在这个函数里面,首先声明了变量struct sw_flow_key key;
如果我们看这个key的定义
- struct sw_flow_key {
- u8 tun_opts[255];
- u8 tun_opts_len;
- struct ip_tunnel_key tun_key; /* Encapsulating tunnel key. */
- struct {
- u32 priority; /* Packet QoS priority. */
- u32 skb_mark; /* SKB mark. */
- u16 in_port; /* Input switch port (or DP_MAX_PORTS). */
- } __packed phy; /* Safe when right after 'tun_key'. */
- u32 ovs_flow_hash; /* Datapath computed hash value. */
- u32 recirc_id; /* Recirculation ID. */
- struct {
- u8 src[ETH_ALEN]; /* Ethernet source address. */
- u8 dst[ETH_ALEN]; /* Ethernet destination address. */
- __be16 tci; /* 0 if no VLAN, VLAN_TAG_PRESENT set otherwise. */
- __be16 type; /* Ethernet frame type. */
- } eth;
- union {
- struct {
- __be32 top_lse; /* top label stack entry */
- } mpls;
- struct {
- u8 proto; /* IP protocol or lower 8 bits of ARP opcode. */
- u8 tos; /* IP ToS. */
- u8 ttl; /* IP TTL/hop limit. */
- u8 frag; /* One of OVS_FRAG_TYPE_*. */
- } ip;
- };
- struct {
- __be16 src; /* TCP/UDP/SCTP source port. */
- __be16 dst; /* TCP/UDP/SCTP destination port. */
- __be16 flags; /* TCP flags. */
- } tp;
- union {
- struct {
- struct {
- __be32 src; /* IP source address. */
- __be32 dst; /* IP destination address. */
- } addr;
- struct {
- u8 sha[ETH_ALEN]; /* ARP source hardware address. */
- u8 tha[ETH_ALEN]; /* ARP target hardware address. */
- } arp;
- } ipv4;
- struct {
- struct {
- struct in6_addr src; /* IPv6 source address. */
- struct in6_addr dst; /* IPv6 destination address. */
- } addr;
- __be32 label; /* IPv6 flow label. */
- struct {
- struct in6_addr target; /* ND target address. */
- u8 sll[ETH_ALEN]; /* ND source link layer address. */
- u8 tll[ETH_ALEN]; /* ND target link layer address. */
- } nd;
- } ipv6;
- };
- struct {
- /* Connection tracking fields. */
- u16 zone;
- u32 mark;
- u8 state;
- struct ovs_key_ct_labels labels;
- } ct;
- } __aligned(BITS_PER_LONG/8); /* Ensure that we can do comparisons as longs. */
可见这个key里面是一个大杂烩,数据包里面的几乎任何部分都可以作为key来查找flow表
- tunnel可以作为key
- 在物理层,in_port即包进入的网口的ID
- 在MAC层,源和目的MAC地址
- 在IP层,源和目的IP地址
- 在传输层,源和目的端口号
- IPV6
所以,要在内核态匹配流表,首先需要调用ovs_flow_key_extract,从包的正文中提取key的值。
接下来就是要调用ovs_dp_process_packet了。
- void ovs_dp_process_packet(struct sk_buff *skb, struct sw_flow_key *key)
- {
- const struct vport *p = OVS_CB(skb)->input_vport;
- struct datapath *dp = p->dp;
- struct sw_flow *flow;
- struct sw_flow_actions *sf_acts;
- struct dp_stats_percpu *stats;
- u64 *stats_counter;
- u32 n_mask_hit;
- stats = this_cpu_ptr(dp->stats_percpu);
- /* Look up flow. */
- flow = ovs_flow_tbl_lookup_stats(&dp->table, key, skb_get_hash(skb),
- &n_mask_hit);
- if (unlikely(!flow)) {
- struct dp_upcall_info upcall;
- int error;
- memset(&upcall, 0, sizeof(upcall));
- upcall.cmd = OVS_PACKET_CMD_MISS;
- upcall.portid = ovs_vport_find_upcall_portid(p, skb);
- upcall.mru = OVS_CB(skb)->mru;
- error = ovs_dp_upcall(dp, skb, key, &upcall);
- if (unlikely(error))
- kfree_skb(skb);
- else
- consume_skb(skb);
- stats_counter = &stats->n_missed;
- goto out;
- }
- ovs_flow_stats_update(flow, key->tp.flags, skb);
- sf_acts = rcu_dereference(flow->sf_acts);
- ovs_execute_actions(dp, skb, sf_acts, key);
- stats_counter = &stats->n_hit;
- out:
- /* Update datapath statistics. */
- u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
- (*stats_counter)++;
- stats->n_mask_hit += n_mask_hit;
- u64_stats_update_end(&stats->syncp);
- }
这个函数首先在内核里面的流表中查找符合key的flow,也即ovs_flow_tbl_lookup_stats,如果找到了,很好说明用户态的流表已经放入内核,则走fast path就可了。于是直接调用ovs_execute_actions,执行这个key对应的action。
如果不能找到,则只好调用ovs_dp_upcall,让用户态去查找流表。会调用static int queue_userspace_packet(struct datapath *dp, struct sk_buff *skb, const struct sw_flow_key *key, const struct dp_upcall_info *upcall_info)
它会调用err = genlmsg_unicast(ovs_dp_get_net(dp), user_skb, upcall_info->portid);通过netlink将消息发送给用户态。在用户态,有线程监听消息,一旦有消息,则触发udpif_upcall_handler。
Slow Path & Fast Path
Slow Path:
当Datapath找不到flow rule对packet进行处理时
Vswitchd使用flow rule对packet进行处理。
Fast Path:
将slow path的flow rule放在内核态,对packet进行处理
Unknown Packet Processing
Datapath使用flow rule对packet进行处理,如果没有,则有vswitchd使用flow rule进行处理
- 从Device接收Packet交给事先注册的event handler进行处理
- 接收Packet后识别是否是unknown packet,是则交由upcall处理
- vswitchd对unknown packet找到flow rule进行处理
- 将Flow rule发送给datapath
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