openVswitch（OVS）源代码分析之工作流程（收发数据包）

 前面已经把分析openVswitch源代码的基础（openVswitch（OVS）源代码分析之数据结构）写得非常清楚了，虽然访问的人比较少，也因此让我看到了一个现象：第一篇，openVswitch（OVS）源代码分析之简介其实就是介绍了下有关于云计算现状和openVswitch的各个组成模块，还有笼统的介绍了下其工作流程，个人感觉对于学习openVswitch源代码来说没有多大含金量。云计算现状是根据公司发展得到的个人体会，对学习openVswitch源代码其实没什么帮助；openVswitch各个组成模块到网上一搜一大堆，更别说什么含金量了；最后唯一一点还算过的去的就是openVswitch工作流程图，对从宏观方面来了解整个openVswitch来说还算是有点帮助的。但整体感觉对于学openVswitch源代码没有多少实质性的帮助，可是访问它的人就比较多。相反，第二篇，openVswitch（OVS）源代码分析之数据结构分析了整个openVswitch源代码中涉及到的主要数据结构，这可是花了我不少精力。它也是分析整个源代码的重要基础，更或者说可以把它当做分析openVswitch源代码的字典工具。可是访问它的人数却是少的可怜，为什么会这样呢？

        网上有很多blog写有关于openVswitch的，但是绝大部分只是介绍openVswitch以及怎么安装配置它，或者是一些命令的解释。对于源代码的分析是非常少的，至少我开始学习openVswitch时在网上搜资料那会是这样的。因此对于一个开始接触学习openVswitch源代码的初学者来说是非常困难的，什么资料都没有（当然官网上还是有些资料得，如果你英文够好，看官网的资料也是个不错的选择），只得从头开始去分析，可是要想想openVswitch是由一个世界级的杰出团队花几年的时间设计而成的，如果要从零开始学习分析它，要到猴年马月。所幸的是我开始学的时候，公司前辈们提供了些学习心得以及结构资料，所以在此我也把自己的学习心得和一些理解和大家分享。如有不正确之处，望大家指正，谢谢！！！

        言归正传，基础已经学习过了，下面来正真分析下openVswitch的工作流程源代码。

        首先是数据包的接受函数，这是在加载网卡时把网卡绑定到openVswitch端口上（ovs-vsctl add-port br0 eth0），绑定后每当有数据包过来时，都会调用该函数，把数据包传送给这个函数去处理。而不是像开始那样（未绑定前）把数据包往内核网络协议栈中发送，让内核协议栈去处理。openVswitch中数据包接受函数为：void ovs_vport_receive(struct vport *vport, struct sk_buff *skb);函数，该函数所在位置为：datapath/vport.c中。实现如下：

// 数据包接受函数，绑定网卡后，所有数据包都是从这个函数作为入口传入到openVswitch中去处理的，
// 可以说这是openVswitch的入口点。参数vport：数据包从哪个端口进来的；参数skb：数据包的地址指针
void ovs_vport_receive(struct vport *vport, struct sk_buff *skb)
{
    struct pcpu_tstats *stats; // 其实这个东西一直没弄明白，大概作用是维护CPU的锁状态

    stats = this_cpu_ptr(vport->percpu_stats); // 开始获取到CPU的锁状态，这和linux内核中的自旋锁类似
    u64_stats_update_begin(&stats->syncp); // 开始上锁
    stats->rx_packets++; // 统计数据包的个数
    stats->rx_bytes += skb->len; // 记录数据包中数据的大小
    u64_stats_update_end(&stats->syncp);// 结束锁状态

    if (!(vport->ops->flags & VPORT_F_TUN_ID)) // 这是种状态处理
        OVS_CB(skb)->tun_key = NULL;

// 其实呢这个函数中下面这行代码才是关键，如果不是研究openVswitch而是为了工作，个人觉得没必要（估计也不可能）
// 去弄清楚每条代码的作用。只要知道大概是什么意思，关键代码有什么作用，如果要添加自己的代码时，该往哪个地方添加就可以了。
// 下面这行代码是处理数据包的函数调用，是整个openVswitch的核心部分，传入的参数和接受数据包函数是一样的。
    ovs_dp_process_received_packet(vport, skb);
}

 俗话说有接必有还，有进必有出嘛。上面的是数据包进入openVswitch的函数，那一定有其对应的出openVswitch的函数。数据包进入openVswitch后会调用函数ovs_dp_process_received_packet(vport,skb);对数据包进行处理，到后期会分析到，这个函数对数据包进行流表的匹配，然后执行相应的action。其中action动作会操作对数据包进行一些修改，然后再把数据包发送出去，这时就会调用vport.c中的数据包发送函数： ovs_vport_send(struct vport *vport, struct sk_buff *skb);来把数据包发送到端口绑定的网卡设备上去，然后网卡驱动就好把数据包中的数据发送出去。当然也有些action会把数据包直接向上层应用发送。下面来分析下数据包发送函数的实现，函数所在位置为：datapath/vport.c中。

// 这是数据包发送函数。参数vport：指定由哪个端口发送出去；参数skb：指定把哪个数据包发送出去
int ovs_vport_send(struct vport *vport, struct sk_buff *skb)
{
// 这是我自己加的代码，为了过滤掉ARP数据包。这里额外的插一句，不管在什么源代码中添加自己的代码时
// 都要在代码开头处做上自己的标识，因为这样不仅便于自己修改和调试、维护，而且也让其他人便于理解
       /*===========yuzhihui:==============*/
    if (0x806 == ntohs(skb->protocol)) {
          arp_proc_send(vport,skb);// 自定义了一个函数处理了ARP数据包
    }
    // 在前篇数据结构中讲了ops是vport结构中的一些操作函数的函数指针集合结构体
        // 所以vport->ops->send(）是函数指针来调用函数，把数据包发送出去
    int sent = vport->ops->send(vport, skb);

    if (likely(sent)) { // 定义了一个判断宏likely()，如果发送成功执行下面
        struct pcpu_tstats *stats; // 下面的这些代码是不是觉得非常眼熟，没错就是接受函数中的那些代码

        stats = this_cpu_ptr(vport->percpu_stats);

        u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
        stats->tx_packets++;
        stats->tx_bytes += sent;
        u64_stats_update_end(&stats->syncp);
    }
    return sent; // 返回的sent是已经发送成功的数据长度
}

这两个函数就是openVswitch中收发数据包函数了，对这两个函数没有完全去分析它的所有代码，这也不是我的本意，我只是想让初学者知道这是数据包进入和离开openVswitch的函数。其实知道了这个是非常有用的，因为不管你是什么数据包，只要是到该主机的（当然了包括主机内的各种虚拟机及服务器），全部都会经过这两个函数（对于接受的数据时一定要进过接受函数的，但是发送数据包有时候到不了发送函数的），那么要对数据包进行怎么样的操作那就全看你想要什么操作了。

        在这两个函数中对数据包操作举例：

        数据包接受函数中操作：如果你要阻断和某个IP主机间的通信（或者对某个IP主机数据包进行特殊处理），那么你可以在数据进入openVswitch的入口函数（ovs_vport_receive(struct vport *vport, struct sk_buff *skb)；）中进行处理，判断数据包中提取到的IP对比，如果是指定IP则把这个数据包直接销毁掉（也可以自己定义函数做些特殊操作）。这样就可以对整个数据进行控制。

        数据包发送函数中操作：就像上面的函数中我自己写的那些代码一样，提取数据包中数据包类型进行判断，当判断如果是ARP数据包时，则调用我自定义的 arp_proc_send(vport,skb)；函数进行去处理，而不是贸然的直接把它发送出去，因为你不知道该数据包发送的端口是什么类型的。如果是公网IP端口，那么就在自定义函数中直接把这个数据包掐死掉（ARP数据包是在局域网内作用的，就算发到公网上也会被处理掉的）；如果是发送到外层局域网中或者是相连的服务器中，则修改数据包中的目的Mac地址进行洪发；又如果是个ARP请求数据包，则把该数据包修改为应答包，再原路发送回去，等等情况；这些操作控制都是在发送数据包函数中做的手脚。

        以上就是openVswitch（OVS）工作流程中的数据包收发函数，经过大概的分析和应用举例说明，我想对于初学者来说应该知道大概在哪个地方添加自己的代码，实现自己的功能要求了。

        原文地址：http://blog.csdn.net/yuzhihui_no1/article/details/39298321