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嘉宾简介：
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蒋暕青，目前任上海宽带技术及应用工程研究中心（上海宽带中心）高级软件开发工程师，自2015年从事软件定义网络（SDN）的研究工作，作为项目负责人或参与人承担了多个上海市SDN相关科研项目，参与了CCSA等相关组织的标准制定。同时对OpenStack有深入了解
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DCFabirc的主要特性和基于DCFabric的OpenStack网络的高性能优势。DCFabric的最新版本“秦”在峰会上正式发布，新版本主要在多线程优化、网络连接管理、内存管理、主备集群数据同步等方面完成了大量的重构和优化工作，从而可以支持3000个交换机的大型网络拓扑，控制器内存占用也大大降低，DCFabric的性能和稳定性得以大大提高，具备了在OpenStack环境下大规模商用的能力。
在以前的DCFabric版本中，我们采用的SELECT I/O复用机制，最多只能支持1024个交换机。 尽管在大多数OpenStack环境中这样的交换机已经足够了，但我们认为，在某些设置（如公共云，Docker）中使用DCFabric时，需要更多的交换机，因此，在秦版的DCFabric ，我们转向EPOLL I/O复用机制，可以支持更多数量的交换机的TCP连接。另外，由DCFabric对接的OpenStack平台，计算节点之间的链路可以到达30G以上的转发速率。
DCFabric多流表实现方案
OpenFlow从1.1版开始就可支持多流表，SFabric在每个交换机中都建立了四个流表来实现流水线式处理。假设在流表中使用VLAN ID作为Tag标签字段，四个流表的具体结构和工作过程如下。
图1. SFabric的四流表实现
Table 0用于包的预处理。它包含p+2个流表项，其中p表示与当前交换机直接相连的交换机的个数。p个流表项的格式为“port=i, ip, actions=goto table:2”，其中1≤i≤p，表示将来自其它交换机的IP包送往Table 2。剩下的2个流表项格式为“ip, actions=goto table:1”和“arp, actions=Controller”，表示将来自当前交换机下的本地主机的IP包和ARP包分别送往Table 1和DCFabric。
本地主机的数据包在发送前需要在当前交换机被打标签，而Table 1则负责存储执行相应操作的流表项。因此，Table 1在初始化后是空的，需要在后续的网络会话通信中逐渐丰富其中的流表项。
Table 2则根据目的交换机的ID来转发数据包，它最多可包含s个流表项， s表示网络中的交换机总数目。其中s-1个流表项的格式为“dl vlan=i, actions=output:j”，表示将VLAN ID为i的数据包通过当前交换机的端口j被发送出去。最后1个流表项的格式为“dl vlan=k, actions=pop vlan, goto table:3”，其中k为当前交换机的ID号，表示若当前的交换机下就是目的交换机时，则数据包应发往Table 3。
Table 3根据数据包的MAC或IP地址，将收到的数据包发往当前交换机下的某个目的主机。所以Table 3在初始化后也是空的，每当当前交换机下的某个主机被发现时，就在Table 3中建立一个相应的流表项。
流表变更如下
由于流表需要满足OpenStack的高级网络功能，对流表进行如下更改：
1. table0是所有流量的入口，包括从OVS虚拟机输出的和从外面进来的流量，所有外面输入进来的，全部跳转table4,优先级高，匹配ARP包和IIDP包全部上送控制器，IP包是跳转table1，优先级低。
2. table1是针对IP包的处理，针对NAT,FLOATING IP,内网之间虚拟机之间的IP包的处理，有FLOATING IP相关的全部跳转table2，NAT和内网之间虚拟机之间的IP包跳转table3
3. table2做QOS处理，匹配源IP，绑定QUEUE，再跳转table3
4. table3发往与本 OVS连接的ovs的端口，即发往其他交换机
5. table4是发往与本OVS连接所连接的虚拟机
使用流表实现OpenStack中高级网络功能
安全组：
在入口table0上实现
网络包从table0上送控制器，控制器根据包中协议，源端口，源IP字段，与目标IP对应虚拟机的安全组进行匹配，对应虚拟机的安全组通过OpenStack的安全组API获取。若在安全组的白名单内，则在table0上下发通过流表。若不在的名单内，则下发白名单内，则下发阻断流表，阻断流表的优先级是高优先级。
对于安全组改动
当一条已经存在流表的流，需要对其进行阻断
原理：通过流表有一个idletimeout A 优先级C
阻断流表有一个idletimeoutB 优先级D
当idletimeout B >= idletimeoutA，B>A 则经过idletimeoutB后，通过流表会失效，则实现了阻断的效果。
QoS功能
- 目前只针对出口进行QoS，只针对浮动IP,LB,Router进行QoS
- 在原有table2和table3这两个出口flow table前增加一个QoS table
- 所有table0,table1需要出口的流均须通过QoS table，然后再由QoS table中流表跳转table2和table3
- QoS table中流表项匹配源IP。若源IP对应的浮动IP,Router需要QoS，则在该流表项上增加meter或queue
负载均衡功能
通过OpenStack ports接口获取调度方法和port id，通过OpenStack vips获取负载均衡外层ip地址，通过OpenStack member获取后端的服务器，将其串成一个服务池，使用vips获取到的外层ip，通过OpenStack listeners获取health状态检查相关参数
通过SDN控制器，制造ICMP/TCP/HTTP报文，向负载均衡的后台服务器进行状态检查，检查后端服务器服务是否存活， 当访问负载均衡提供的后台服务时，控制器依据OpenStack同步下来的调度方法，使用服务器中的不同后端主机。
SDN控制器底层技术优化
1、多线程优化，增加消息传送，构建消息队列，精简线程
2、底层网络，采用epoll技术处理连接上来的交换机
3、内存优化，共享缓冲区
4、并发优化，多线程消息串行化。
功能点描述
功能点1：DCFabric可以支持3000 个Openv Switch的连接
我们在具有两个Intel Xeon CPU和16GB内存的物理服务器上部署DCFabric。使用mininet在10台物理机上创建3000台交换机，每台交换机都有300台交换机。
图2：DCFabric可以显示3000个交换机
功能点2：DCFabric可以支持Openv Switch的30G以上的打流
另外，DCFabric的高效下发流表策略，使得由DCFabric控制下的Open vSwitch实现了30G以上的转发速率，由于DCFabric不采用OverLay的技术，不通过对网络包的封装和解封装，因此大大提高了网络的转发速率。我们通过了在连接Open vSwitch上5对虚拟机之间的打流，实现了30G以上的速率。
环境介绍：
- 创建一个包含两个节点的OpenStack环境，每个节点都有一个40G网卡。
- 我们在每个计算节点上创建5个VM，然后使用iperf来测试在不同计算节点的5对VM之间的最大网络吞吐量。
- 在OpenStack Dashboard上，我们可以看到5个vms在控制器上运行，5个vms正在运行
- 在DCFabric GUI上可以看到DCFabric可以发现两个交换机，每个OVS由5台主机连接。
- 然后我们使用5对vms中的iperf，通过物理机测试两个ovs之间的吞吐量
- 我使用“Top”来查看cpu的使用情况，数值处于比较低的状态，吞吐量可以看到5对vms吞吐量结果和两个ovs之间的整个网络吞吐量可以达到接近35GB。
图3：DCFabric连接OpenvSwitch可以达到30G以上速率
图4：两个ovs之间打流可以达到35G
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