ovs vxlan实现代码分析
惠伟：ovs vxlan 时延和吞吐zhuanlan.zhihu.com
接前面这个写起，比较过linux kernel vxlan device和ovs vxlan的性能，很好奇ovs vxlan是怎么实现的，linux kernel vxlan device是用如下命令创建的。
ip link add vxlan0 type vxlan id 1111 dstport 5799 remote 10.145.69.49 local 10.145.69.26 dev eth4
[root@openstack607 huiwei]# ip -d link show vxlan0
375: vxlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether ba:6f:38:6f:bf:9a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
vxlan id 1111 remote 10.145.69.49 local 10.145.69.26 dev eth4 srcport 0 0 dstport 5799 ageing 300发现ovs也创建了一个vxlan device
[root@openstack607 huiwei]# ip -d link show vxlan_sys_4789
241: vxlan_sys_4789: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 65000 qdisc noqueue master ovs-system state UNKNOWN mode DEFAULT qlen 1000
link/ether 56:bc:a6:9b:c2:fd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 1
vxlan id 0 srcport 0 0 dstport 4789 nolearning ageing 300 udp6zerocsumrx
openvswitch_slaveovsdb-server存储数据，ovs-vsctl通过ovsdb协议读写ovsdb-server，ovs-vswitchd进行报文转发，ovs-ofctl通过openflow信息给ovs-vswitchd添加/删除flow，那ovs-vsctl添加一个vxlan port，ovs-vswitchd怎么知道的，答案就是ovs-vswitch和ovsdb-server之间也有连接，ovs-vswitch通过IDL感知ovsdb-server的变化。
ovs-vswitchd main线程一直while处理ovsdb-server变化和ovs-appctl命令，ovs-vsctl创建一个ovs vxlan port，最终调用到了dpif_netlink_port_add。
main
├─unixctl_server_create
├─bridge_init
└─while//特别注意这个while循环
├─bridge_run
| ├─ovsdb_idl_run
| └─bridge_reconfigure
| └─bridge_add_ports
| └─iface_create
| └─ofproto_port_add
| └─(ofproto_class->port_add)port_add
| └─dpif_port_add
| └─(dpif_class->port_add)dpif_netlink_port_add
├─unixctl_server_run
| └─run_connection
| └─process_command
| └─(command->cb)
├─netdev_run
├─memory_wait
├─bridge_wait
├─unixctl_server_wait
├─netdev_wait
└─pool_blockdpif_netlink_port_add用netlink发送给内核，是不是和ip link add道理一样。
dpif_netlink_port_add
└─dpif_netlink_rtnl_port_create_and_add
└─dpif_netlink_rtnl_port_create
├─dpif_netlink_rtnl_create
| └─dpif_netlink_rtnl_create//注意这个RTM_NEWLINK和IFF_UP
└─dpif_netlink_port_add__//通知内核ovs添加vxlan_vport内核ovs模块初始化，内核处理ovs route netlink发送来的添加vxlan口的消息
vxlan_init_module
└─rtnl_link_register(&vxlan_link_ops)
rtnl_newlink
├─rtnl_create_link
| ├─dev=kzalloc()
| └─alloc_netdev_mqs
| └─vxlan_setup
├─(ops->newlink)vxlan_newlink
└─rtnl_configure_link
└─__dev_change_flags
└─__dev_open
└─(ops->ndo_open)vxlan_open内核除了创建一个vxlan device还要创建一个vport device，vport device里嵌套 vxlan device，内核openvswitch模块处理添加vport, 如果内核不支持RTM_NEWLINK，这儿还可以创建出vxlan device并且UP它。
ovs_vport_cmd_new
└─new_vport
└─ovs_vport_add
└─vxlan_create
├─vxlan_tnl_create
| ├─vxlan_dev_create//等价于ip link add vxlan0 type vxlan
| └─dev_change_flags
| └─__dev_change_flags//UP这个口
| └─__dev_open
| ├─(ops->ndo_open)也就是vxlan_open
| └─netpoll_rx_enable
└─ovs_netdev_link
├─vport->dev = dev_get_by_name(ovs_dp_get_net(vport->dp), name);
├─netdev_rx_handler_register(vport->dev, netdev_frame_hook,vport);
├─dev_disable_lro
└─dev_set_promiscuity最终都调用到这个三个函数vxlan_netlink/vxlan_setup/vxlan_open
vxlan_newlink
└─vxlan_dev_configure
├─vxlan_ether_setup
├─__vxlan_change_mtu
└─register_netdevice
vxlan_setup
└─gro_cells_init
├─netif_napi_add
└─napi_enable
vxlan_open
└─vxlan_sock_add
└─__vxlan_sock_add
├─vxlan_socket_create
| └─vxlan_create_sock
| └─udp_sock_create
├─udp_tunnel_notify_add_rx_port
├─setup_udp_tunnel_sock
└─udp_tunnel_encap_enable现在一个报文来到了物理网卡，收包，vxlan decap，查流表，然后交给虚拟机。
看这儿有多少次softirq就知道性能怎样了，一个物理网卡pps大时softirq就承受不住了。
#物理网卡处理中断，触发softirq
i40e_intr
└─napi_schedule_irqoff
#i40e softirq把包放到per cpu backlog，触发softirq
i40e_napi_poll
└─i40e_clean_rx_irq
├─i40e_fetch_rx_buffer
| └─__napi_alloc_skb
| └─skb->dev = napi->dev;
├─i40e_process_skb_fields
└─i40e_receive_skb
└─napi_gro_receive
└─napi_skb_finish
└─netif_receive_skb_internal
└─__netif_receive_skb
#rx softirq处理，一起捅到udp层，把skb上的dev切换成vxlan device，再入backlog，触发softirq
process_backlog
└─__netif_receive_skb
└─__netif_receive_skb_core
└─deliver_skb
└─(pt_prev->func)ip_rcv
└─ip_rcv_finish
└─ip_route_input_noref
└─ip_route_input_slow
└─ip_local_deliver
└─ip_local_deliver_finish
└─(ipprot->handler)udp_rcv
└─__udp4_lib_rcv
└─udp_queue_rcv_skb
└─vxlan_rcv
├─skb->dev = vxlan->dev;//这儿skb的切换到vxlan device
└─gro_cells_receive
└─netif_rx
└─netif_rx_internal
└─enqueue_to_backlog
└─____napi_schedule
#softirq处理，终于走到查流表了，查完流表output到qvo口，走veth pair，再到qbr，
#qbr再wakeup vhost worker，到此这个softirq的活终于干完了。
#接下来就是vhost worker把skb copy到virtio，再通知kvm irq inject。
process_backlog
└─__netif_receive_skb
└─__netif_receive_skb_core
└─(rx_handler)netdev_frame_hook
└─netdev_port_receive
└─ovs_vport_receive
├─ovs_flow_key_extract
└─ovs_dp_process_packet再看发包，包从虚拟机来，进入ovs查流表，然后从vxlan port出去。
#不管怎样给datapath安装流表时需要把vxlan的local_ip和remote_ip下发给datapath
ovs_flow_cmd_set
└─sw_flow_actions─┐
ovs_flow_cmd_new─┤
ovs_packet_cmd_execute─┤
└─ovs_nla_copy_actions
└─__ovs_nla_copy_actions
└─validate_set
└─case OVS_KEY_ATTR_TUNNEL:validate_and_copy_set_tun//填好ovs_tunnel_info
└─__add_action(OVS_KEY_ATTR_TUNNEL_INFO)把tunnel信息加入skb，按道理dst_entry在ip lookup后找到，难道这儿类似于dst_entry的缓存???
do_execute_actions
└─case OVS_ACTION_ATTR_SET:execute_set_action
└─skb_dst_set//把ovs_tunnel_info加到skb上datapath执行output，vport device中嵌套的vxlan device在这儿就发挥作用了。
do_execute_actions
└─do_output
└─ovs_vport_send
├─skb->dev = vport->dev;//没有这就不知道用哪个ndo_start_xmit
└─dev_queue_xmit
└─__dev_queue_xmit
├─validate_xmit_skb
├─dev_hard_start_xmit
| └─xmit_one
| └─netdev_start_xmit
| └─ndo_start_xmit就是vxlan_xmit
└─dev_xmit_completevxlan encap，然后一口气把包从物理网卡发送出去。
vxlan_xmit
└─vxlan_xmit_one
├─vxlan_build_skb
└─udp_tunnel_xmit_skb
└─iptunnel_xmit
└─ip_local_out_sk
└─dst_output_sk
└─ip_output
└─ip_finish_output
└─dst_neigh_output
└─neigh_direct_output
└─dev_queue_xmit
└─dev_hard_start_xmit
└─netdev_start_xmit
└─i40e_lan_xmit_frame
└─i40e_xmit_frame_ring
└─i40e_tx_map
├─dma_map_single
└─netdev_tx_sent_queue经过代码分析，发现ovs kernel datapath vxlan完全利用了kernel vxlan，那ovs dpdk datapath vxlan怎么实现的呢，vxlan encap ip lookup和arp怎么处理的呢，vpp的vxlan怎么实现的，相比ovs实现有什么区别，请听后面分解。
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