Open vSwitch VLAN相关字段详解(dl_vlan、dl_vlan_pcp、vlan_vid、vlan_pcp、vlan_tci)

冷不防 2023-06-15 15:27 215阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  字段概览
     *  字段详解
     *   *  vlan\_tci
         *  vlan\_vid
         *  vlan\_pcp
         *  dl\_vlan/dl\_vlan\_pcp

## 字段概览 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">字段名</th> 
   <th align="center">长度</th> 
   <th align="center">格式</th> 
   <th align="center">Masking</th> 
   <th align="center">前置项</th> 
   <th align="center">访问权限</th> 
   <th align="center">OpenFlow 1.0</th> 
   <th align="center">OpenFlow 1.1</th> 
   <th align="center">NXM/OXM Support</th> 
   <th align="center">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">dl_vlan</td> 
   <td align="center">16位 (仅用到后12位)</td> 
   <td align="center">十进制</td> 
   <td align="center">not maskable</td> 
   <td align="center">Ethernet</td> 
   <td align="center">读/写</td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">VLAN ID相关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">dl_vlan_pcp</td> 
   <td align="center">8位 (仅用到后3位)</td> 
   <td align="center">十进制</td> 
   <td align="center">not maskable</td> 
   <td align="center">Ethernet</td> 
   <td align="center">读/写</td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center"></td> 
   <td align="center">和802.1Q报文的优先级相关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">vlan_vid</td> 
   <td align="center">16位( 仅用到后13位)</td> 
   <td align="center">十进制</td> 
   <td align="center">支持任意位掩码</td> 
   <td align="center">Ethernet</td> 
   <td align="center">读/写</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">OF 1.2+ and OVS 1.7+</td> 
   <td align="center">VLAN ID相关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">vlan_pcp</td> 
   <td align="center">8位 (仅用到后3位)</td> 
   <td align="center">十进制</td> 
   <td align="center">not maskable</td> 
   <td align="center">VLAN VID</td> 
   <td align="center">读/写</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">OF 1.2+ and OVS 1.7+</td> 
   <td align="center">和802.1Q报文的优先级相关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">vlan_tci</td> 
   <td align="center">16位</td> 
   <td align="center">十六进制</td> 
   <td align="center">支持任意位俺码</td> 
   <td align="center">Ethernet</td> 
   <td align="center">读/写</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">exact match only</td> 
   <td align="center">OVS 1.1+</td> 
   <td align="center">覆盖了VLAN ID和优先级的匹配</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 字段详解 ##

VLAN相关字段主要是对802.1Q VLAN header进行解析得到，该header的格式如下：  
![图1 802.1Q VLAN header][1 802.1Q VLAN header]  
该报文头包括了2个16bit的部分，这两个部分分别被称为TPID(Tag Protocol IDentifier)和TCI(Tag Control Information)，对于OVS来说，只支持0x8100的Ethertype，所以前面16位TPID是固定的。剩下的TCI又包括3部分：

*  PCP (Priority Control Point)：3位大小的优先级，即0~7(从低到高)。当交换机/路由器发生传输拥塞时，优先发送优先级高的数据帧。
 *  CFI（Canonical Format Indicator）：长度为1bit，表示MAC地址是否是经典格式。CFI为0说明是经典格式，CFI为1表示为非经典格式。该字段用于区分以太网帧、FDDI帧和令牌环网帧，在以太网帧中，CFI取值为0。而实际上在OVS和OpenFlow中，都不会匹配这个位，直接忽略。
 *  VID（VLAN ID）：长度为12bit，取值范围是0~4095，其中0表示该帧不属于任何一个VLAN，而4095是保留值，不能给用户使用，所以实际可用的VLAN ID一共为4094个(1 ~ 4094)。

### vlan\_tci ###

为什么叫vlan\_tci呢，顾名思义，就是和802.1Q VLAN报文头的TCI相关的字段啦。我们来仔细看看这个OVS的字段：  
![TCI][]  
NXM（Nicira Extended Match）是Open vSwitch 1.1中对OpenFlow 1.0引入的扩展。这个字段比其他几个VLAN字段(如dl\_vlan、dl\_vlan\_pcp)提供了更强大的匹配能力。当数据包没有802.1Q报文头时，这个字段的值是0；当数据包带有802.1Q报文头时，这个字段的P位为1。以下用几个例子来做示例：

*  vlan\_tci=0：表示匹配不带802.1Q报文头的数据包
 *  vlan\_tci=0x1000/0x1000：0x1000展开就是0001 0000 0000 0000，P位是1表示匹配带有802.1Q报文头的数据包，掩码0x1000表示忽略PCP和VID，因此该条件表示匹配带有802.1Q报文头，任意优先级和任意VLAN ID的数据包
 *  vlan\_tci=0xf123：0xf123展开就是1111 0001 0010 0011，111=7、0001 0010 0011=291，故该条件表示匹配优先级为7，VLAN ID为291的数据包

### vlan\_vid ###

该字段和802.1Q报文头的CFI和VID相关。格式如下：  
![VID][]  
当P为0时，表示匹配不带802.1Q报文头的数据包，否则后12位表示匹配数据包的VLAN ID。仅用到后13位，前3位固定为0。以下用几个例子来作为示例：

*  vlan\_vid=\*：表示匹配所有不带802.1Q报文头和带802.1Q报文头的数据包，此时vlan\_pcp字段无效
 *  vlan\_vid=0x0000/0xffff：匹配不带802.1Q报文头的数据包
 *  vlan\_vid=0x1000/0x1000：匹配所有带802.1Q报文头，且任意VLAN ID的数据包
 *  vlan\_vid=0x1009：匹配带802.1Q报文头，且VLAN ID为9的数据包

### vlan\_pcp ###

该字段和802.1Q VLAN报文头的PCP相关，表示该数据包的优先级。vlan\_pcp的格式如下：  
![PCP][]  
vlan\_pcp占用一个字节(8位)，但只使用到后3位，前5位固定为0。该字段只在vlan\_vid不为通配符和0时有效。

### dl\_vlan/dl\_vlan\_pcp ###

这两个字段是在OpenFlow 1.0开始就存在的（其它几个都是在1.0之后定义的），dl\_vlan表示VLAN ID，dl\_vlan\_pcp表示优先级。这两个字段的定义非常迷，在OpenFlow 1.0中，有以下规则：

*  这两个字段都为通配符时，匹配所有不带802.1Q报文头和带802.1Q报文头的数据包
 *  dl\_vlan=0xffff时，匹配不带802.1Q报文头的数据包，此时dl\_vlan\_pcp应该为\*，因为不带802.1Q报文头的数据包没有PCP，但OpenFlow没有强制它这么做，也没有说明当dl\_vlan\_pcp不为\*时要怎样，所以Open vSwitch就直接把dl\_vlan\_pcp忽略了
 *  如果不是以上两种情况，则匹配带有802.1Q报文头的数据包。  
    dl\_vlan只会用到16位中的后12位，dl\_vlan\_pcp只会用到8位中的后3位，但OpenFlow没有说明不用的哪些位的值要怎么设置，Open vSwitch则直接把这些位忽略。

在OpenFlow 1.1时，对这两个字段进行了改进，当dl\_vlan=0xfffe匹配带802.1Q报文头的任意VLAN ID的数据包。（在OpenFlow 1,0中匹配不了这种场景，但此时VLAN ID 4094就不能用了）  
我们可以看到这两个字段用起来真的是很复杂，也许这就是为什么在之后又出现了其它3个字段。看完这些字段，你会发现vlan\_tci真的是简单好用啊╮(・o・)╭

参考资料：

1.  [ovs-fields][]
2.  [802.1Q帧格式][802.1Q]

[1 802.1Q VLAN header]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191123101727511.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTIxMjQzMDQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[TCI]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191123190521918.png
[VID]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191123203217987.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTIxMjQzMDQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[PCP]: https://img-blog.csdnimg.cn/2019112320162026.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTIxMjQzMDQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[ovs-fields]: http://www.openvswitch.org/support/dist-docs/ovs-fields.7.txt
[802.1Q]: https://blog.csdn.net/qq_28657577/article/details/81739764