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

3.Python的一点特性

4.从0到1，Python异步编程的演进之路

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