SDN笔记
SDN笔记
一.Mininet
- 文件目录结构:
/bin:主运行文件 /util:辅助文件,安装脚本,文档辅助生成等 /build:不怎么用 /debian:deb包的配置文件,不怎么用 /mininet:核心代码部分,定义了addNode,addHost,addSwitch,addLink,addPort函数,topo文件中定义简单拓扑 /examples:含有很多案例,包括miniedit可视化 /custom:放置自定义的python文件,可以自定义拓扑
- 命令详解
网络构建启动参数:
一.topo:规定拓扑结构
1.单一拓扑(1->3)
sudo mn --topo=single,3
2.线型拓扑(4->4)
sudo mn --topo=linear,4
3.树型拓扑(高度为2+1的2叉树)
sudo mn --topo=tree,depth=2,fanout=2
4.自定义的拓扑
sudo mn --custom myfile.py --topo mytopo
二.custom
三.switch:规定交换机的特性
--switch定义mininet要使用的交换机(默认使用的是OVSK,即OpenVSwitch)
lxbr为内核态
user为用户态
四.controller:规定控制器的特性
连接远程控制器,可以指定存在于本机或者是与之相连接设备上的控制器,指定远程控制器方法:
sudo mn --controller=remote,--ip=[controller IP],--port=[port]
五.mac:规定mac地址
自动设置设备的MAC地址
让Mac地址容易读,即设置交换机的Mac,容易肉眼识别Id
sudo mn --topo=tree,depth=2,fanout=2,--mac内部交互命令:
dump:查看所有的结点的信息
net:网络的特性
nodes:结点的性质
dpctl:分配修改管理流表(所有交换机上操作)
dpctl dump-flows
dpctl add-flow in_port=2,actions=drop
iperf:测量结点之间的带宽
iperf h1 h2
xterm:结点开启xterm进入可视化操作界面
xterm h2
py:执行python表达式
py net.addSwtich("s3")
py net.addLink(s1,net.get('h3'))
py attach('s1-eth3')
py net.get('h3').cmd('ifconfig h3-eth0 10.3')
添加之后要ping一下才可以获取到ip地址
pingpair:只是验证前两个host的连通性
pingall:验证所有主机之间的通信
iperfudp:两个节点之间进行带宽测试
iperfudp bw h1 h2外部运行参数: -c 清除配置信息 -h 帮助 examples/miniedit.py可以图形化生成拓扑(./miniedit.py)
- 代码分析
1.Mininet在mininet/node.py中定义了Node,OVSSwtich和Controller等重要的类,在Ovsswitch中通过OVS的命令创建交换机从而得到一个OVS实例.
2.Mininet创建的host和switch等实例实际上是运行在不同的namespace下的某个进程.默认情况下Host运行在自己的namespace中,交换结点运行在root namespace中.
3.自定义拓扑
import Topo类用于派生Mytopo类
addHost为添加主机
addSwitch为添加交换机
addLink为添加链
在topos中添加mytopo,值为MyTopo()类二.Ryu
- 一.结构与目录分析
1./base:base中有app_manager.py,其作用为Ryu的管理中心.用于加载Ryu的应用程序,接受从app发送来的信息,同时也完成消息的路由.主要的函数有app的注册,注销,查找,并定义了ryuapp基类,定义了ryuapp的基本属性.包含name,threads,events,event_handlers和observers等,以及对应的很多函数,例如:start(),stop()
2./controller:controller.py中定义了OpenFlowController基类,用于定义控制器.在ofp_handler.py中定义了handler句柄(句柄可以理解为编号,为虚拟地址,可以通过编号找到[由操作系统来维护]),完成了例如握手,错误信息处理和keep alive等功能
3./lib:定义了需要使用到的数据结构,例如dpid,mac和ip等.在lib/packet目录下,还有icmp,dhcp,mpls和igmp等内容.而每一个数据包的类中都有parser和serialize两个函数用于解析和序列化数据包.
4./ofproto:内部有数据结构的定义与协议的解析部分
5./topology:switches.py中定义了一套交换机的数据结构
event.py中定义了交换上的事件
dumper.py定义了获取网络拓扑的内容
api.py向上提供了一套调用topology目录中定义函数的接口
6./contrib:开源社区贡献的代码
7./cmd:定义了ryu的命令系统
8./services:实现了vrrp,bgp,ovsdb协议的内容
9./tests:存放了单元测试和集成测试的代码
10./app:自己开发的小应用- ryu自学习交换机
from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import CONFIG_DISPATCHER, MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_3
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
class ExampleSwitch13(app_manager.RyuApp):
OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_3.OFP_VERSION]
def __init__(self, *args, **kwargs):
super(ExampleSwitch13, self).__init__(*args, **kwargs)
# initialize mac address table.
self.mac_to_port = {}
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPSwitchFeatures, CONFIG_DISPATCHER)
def switch_features_handler(self, ev):
datapath = ev.msg.datapath
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
# install the table-miss flow entry.
match = parser.OFPMatch()
actions = [parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_CONTROLLER,
ofproto.OFPCML_NO_BUFFER)]
self.add_flow(datapath, 0, match, actions)
def add_flow(self, datapath, priority, match, actions):
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
# construct flow_mod message and send it.
inst = [parser.OFPInstructionActions(ofproto.OFPIT_APPLY_ACTIONS,
actions)]
mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, priority=priority,
match=match, instructions=inst)
datapath.send_msg(mod)
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
def _packet_in_handler(self, ev):
msg = ev.msg
datapath = msg.datapath
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
# get Datapath ID to identify OpenFlow switches.
dpid = datapath.id
self.mac_to_port.setdefault(dpid, {})
# analyse the received packets using the packet library.
pkt = packet.Packet(msg.data)
eth_pkt = pkt.get_protocol(ethernet.ethernet)
dst = eth_pkt.dst
src = eth_pkt.src
# get the received port number from packet_in message.
in_port = msg.match['in_port']
self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst, in_port)
# learn a mac address to avoid FLOOD next time.
self.mac_to_port[dpid][src] = in_port
# if the destination mac address is already learned,
# decide which port to output the packet, otherwise FLOOD.
if dst in self.mac_to_port[dpid]:
out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]
else:
out_port = ofproto.OFPP_FLOOD
# construct action list.
actions = [parser.OFPActionOutput(out_port)]
# install a flow to avoid packet_in next time.
if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
match = parser.OFPMatch(in_port=in_port, eth_dst=dst)
self.add_flow(datapath, 1, match, actions)
# construct packet_out message and send it.
out = parser.OFPPacketOut(datapath=datapath,
buffer_id=ofproto.OFP_NO_BUFFER,
in_port=in_port, actions=actions,
data=msg.data)
datapath.send_msg(out) - 一点Python相关的知识点
1.Python中的@staticmethod和@classmethod方法
(staticmethod相当于定义了一个域函数,专门为该类服务)
2.gevent、eventlet、Twisted、Tornado各有什么区别和优劣
三.论文笔记
- 基于SDN的数据中心网络动态负载均衡研究(陈云)
1.研究方向
(1)基于Openflow的SDN技术,网络中的负载均衡
(2)Ryu中实现DSLB算法
(3)Mininet中实现胖树结构,并连接控制器进行模拟
2.国内外研究现状
(1)OpenTM通过控制其获取结点中的流量统计信息,计算节点的网络负载,为网络构建流量矩阵
(2)Plug-n-Server为统计网络节点状态和服务器的负载,动态添加或删除服务器资源.该方案针对无结构网络场景
(3)Hedera方案通过控制器实时获取交换机的流统计信息,然后使用模拟退火进行计算并做出负载均衡,主要针对PortLand结构的数据中心
(4)Elastic Tree考虑的为节能,动态调节网络设备实现节能
(5)DLB算法通过单跳贪婪的策略,所有流量从源节点出发向上传输,直到到达所需访问的最高层,然后向下传输到达目的节点。该算法实现了动态的选路策略,但该算法仅通过单跳贪婪为流量选路,无法考虑路径上其他链路的状态,可能导致该路径上部分链路超负载,引发网络拥塞
3.流表项
Match Files | Priority | Counters | Instruction | Timeout | Cookie
4.Ryu的体系架构
(北向接口可以为restful接口,openstack云环境,用户自定义api[rest或者是rpc].內建app中为租户隔离,二层交换.库有openflow,拓扑发现,防火墙.下层中openflow协议中支持多种版本,非openflow协议中包含netconf,vrrp,netflow,packet lib)
5.负载均衡种类
(1)洪量并发的数据流分配在几个不同的结点同时转发,减小部分节点负担
(2)大额流量分发到多个网络节点分别处理,然后汇聚处理结果,加快网络流量处理速度
(3)全局的负载均衡:为各地区的用户提供最近的服务器支持,并将各地的无武器进行统一连接,最大程度上利用所有的服务器资源
6.网络情形与采取的方法
网络拓扑结构:fat-tree
情形:处于同一个阵列中的不同xx交换机上各个主机之间的流量,只需要访问到上层交换机即可
方法:DSLB算法
7.测试部分(开发自定义功能):
(1)修改net模块文件,添加自定义的各个函数实体
(2)修改cli模块文件,添加自定义的do_function函数,用于命令解析,实现cli命令调用
(3)修改mn脚本文件,添加与自定义功能对应的声明
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