SDN学习笔记

记录一点学习过程。

0x00 Open vSwitch

网桥ovs-vsctl 基本命令：

命令 含义
init 初始化数据库（前提数据分组为空）
show 打印数据库信息摘要
add-br BRIDGE 添加新的网桥
del-br BRIDGE 删除网桥
list-br 打印网桥摘要信息
list-ports BRIDGE 打印网桥中所有port摘要信息
add-port BRIDGE PORT 向网桥中添加端口
del-port [BRIDGE] PORT 删除网桥上的端口
get-controller BRIDGE 获取网桥的控制器信息
del-controller BRIDGE 删除网桥的控制器信息
set-controller BRIDGE TARGET 向网桥添加控制器

流表 ovs-ofctl 基本命令：

ovs-ofctl是Open vSwitch提供的命令行工具。在没有配置OpenFlow控制器的模式下，用户可以使用ovs-ofctl命令通过OpenFlow协议连接Open vSwitch来创建、修改或删除Open vSwitch中的流表项，并对Open vSwitch的运行状况进行动态监控。

命令 含义
show SWITCH 输出OpenFlow信息
dump-ports SWITCH PORT 输出端口统计信息
dump-ports-desc SWITCH 输出端口描述信息
dump-flows SWITCH 输出交换机中所有的流表项
dump-flows SWITCH FLOW 输出交换机中匹配的流表项
add-flow SWITCH FLOW 向交换机中添加流表项
add-flows SWITCH FILE 在文件中向交换机添加流表项
mod-flows SWITCH FLOW 修改交换机流表项
del-flows SWITCH FLOW 删除交换机流表项

对于add-flow、add-flows和mod-flows这3个命令，还需要指定要执行的动作actions=[target],[target]…，一个流规则中可能有多个动作，按照指定的先后顺序执行。

常见流表操作如下：

操作 说明
output:port 输出数据包到指定端口，port是指端口的 OpenFlow端口编号
mod_vlan_vid 修改数据包中的VLANtag
strip_vlan 移除数据包中的VLANtag
mod_dl_src/mod_dl_dest 修改源或者目标的MAC地址信息
mod_nw_src/mod_nw_dst 修改源或者目标的IPv4地址信息
resubmit:port 替换流表的in_port字段，并重新进行匹配
load:value->dst[start…end] 写数据到指定字段

支持OpenFlow协议的交换机应该包括一个或多个流表，流表中的条目包含：数据包头的信息、匹配成功后要执行的指令和统计信息。

当数据包进入OVS后，会将数据包和流表中的流表项进行匹配，如果发现了匹配的流表项，则执行该流表项中的指令集。相反，如果数据包在流表中没有发现任何匹配，OVS会通过控制通道把数据包发到OpenFlow控制器中。

在OVS中，流表项作为ovs-ofctl的参数，采用如下的格式：字段=值，如果有多个字段，可以用逗号或空格分开，一些常用的字段列举如下表所示。

字段名称 说明
in_port=port 传递数据包端口的OpenFlow端口编号
dl_vlan=vlan 数据包中的VLANtag值，范围是0-4095,0xffff代表不含VLANtag
dl_src= dl_dst= 匹配源或者目标的MAC地址。广播地址01:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00,单播地址：00:00:00:00:00:00/01:00:00:00:00:00
dl_type=ethertype 匹配以太网协议类型， 0x0800代表IPv4,0x086dd代表IPv6,0x0806代表ARP
nw_src=ip[/netmask] nw_dst=ip[/netmask] 当dl_type=0x0800时，匹配IPv4地址，可以使用IPv4地址或域名
nw_proto=proto 和dl_type字段协同使用。匹配IP编号或者IPv6编号
table=number 指定要使用的流表编号，范围0-254，默认值为0。通过使用流表编号，可以创建或者修改多个Table中的Flow
reg=value[/mask] 交换机中寄存器的值。当一个数据包进入交换机时，所有的寄存器都被清零，用户可以通过Action指令来修改寄存器中的值

示例：

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//添加一条流表项，设置流表项生命周期为1000s，优先级为17，入端口为3，动作是output:2。
# ovs-ofctl add-flow br0 idle_timeout=1000,priority=17,in_port=3,actions=output:2
//删除入端口为3的的流表项
# ovs-ofctl del-flows br0 in_port=3
# ovs-ofctl dump-flows br0

端口映射：

端口镜像（port Mirroring）是把交换机一个或多个端口（VLAN）的数据镜像到一个或多个端口的方法。在一些交换机中，我们可以通过对交换机的配置来实现将某个端口上的数据包，拷贝一份到另外一个端口上，这个过程就是端口镜像

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//获得端口信息
# ovs-vsctl list port |more
//eth1端口接收的，eth2端口发出的=>eth3,均用uuid
# ovs-vsctl -- set bridge br-sw mirrors=@m -- --id=@m create mirror name=mymirror select-dst-port=2e9edacd-f52a-4855-83b8-3839891b546c select-src-port=dff77057-e7a8-43ff-95f7-8c6e3308fd87 output-port=679aefab-88ba-44da-a1f7-0324a5790759

QoS：

首先，根据预先设置的匹配规则来对报文进行分类，如果是没有规定流量特性的报文，就直接继续发送，并不需要经过令牌桶的处理；如果是需要进行流量控制的报文，则会进入令牌桶中进行处理。如果令牌桶中有足够的令牌可以用来发送报文，则允许报文通过，报文可以被继续发送下去。如果令牌桶中的令牌不满足报文的发送条件，则报文被丢弃。这样，就可以对某类报文的流量进行控制。

ovs-vsctl set interface vif1.0 ingress_policing_rate=10000
ovs-vsctl set interface vif1.0 ingress_policing_burst=8000

上面两行命令，把虚拟端口vif1.0的最大接收速率设置为10000kbps，桶大小设置为8000kb，突发接收速率为(10000+8000)kbps

接口和端口是两个比较容易混淆的概念。一般是物理上的概念，主机后面的就是接口，有KVM接口、以太网接口、同步串口等，也可以是逻辑上的概念比如VLAN的interface。端口是TCP/UDP协议的一个概念，用来区分某种应用，例如telnet的端口是23、而www的端口是80等。Open vSwitch既可以针对网络接口，也可以针对端口设置QoS

测试两个主机之间的吞吐量：

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//主机1
# ps -ef|grep ovs
# ovs-vsctl add-br br0
# ovs-vsctl add-port br0 eth0
//云主机将IP赋给br0
# ifconfig eth0 0 up
# ifconfig br0 30.0.1.8/24 up
# ifconfig
//启动服务
#netserver -p 9991
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//主机2
# netperf -t UDP_STREAM -H 30.0.1.8 -p 9991
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//主机1 设置QoS参数
# ovs-vsctl set interface eth0 ingress_policing_rate=100000
# ovs-vsctl set interface eth0 ingress_policing_burst=50000
//在主机2进行测试

0x01 Mininet

  • 网络构建参数

1.网络拓扑：–topo

–topo用于指定网络拓扑，Mininet支持创建的网络拓扑为：minimal、single、linear和tree。

（1） minimal：创建一个交换机和两个主机相连的简单拓扑。默认无–topo参数的情况下就是这样。其内部实现就是调用了single,2对应的函数。

（2） single,n：设置一个交换机和n个主机相连的拓扑。

（3） linear,n：创建n个交换机，每个交换机只连接一个主机，并且所有交换机成线型排列。

（4） tree,depth=n,fanout=m：创建深度为n，每层树枝为m的树型拓扑。因此形成的拓扑的交换机个数为（mn-1）/（m-1），主机个数为mn。

–custom：在上述已有拓扑的基础上，Mininet支持自定义的拓扑，使用一个简单的Python API即可。–custom需和–topo一起使用，如mn --custom file.py --topo mytopo。

2.设置交换机：–switch

用于选择交换机的种类，主要包括user、ovsbr、ovsk、ivs和lxbr等，无–switch参数的时候，默认就是ovsk即OpenvSwitch交换机。

3.设置控制器：–controller

定义要使用的控制器，主要包括：nox、ryu、ovsc和虚拟机之外的远端控制器。如果没有指定则使用Mininet中默认的控制器。

4.设置MAC地址：–mac

设置MAC地址的作用是增强设备MAC地址的易读性，即将交换机和主机的MAC地址设置为一个较小的、唯一的、易读的ID，以便在后续工作中减少对设备识别的难度。

  • 内部交互命令

参数 作用
-h, —help show this help message and exit
–switch=SWITCH [kernel user ovsk]
–host=HOST [process]
–controller=CONTROLLER [nox_dump none ref remote nox_pysw]
–topo=TOPO [tree reversed single linear minimal],arg1,arg2,…argN
-c, —clean clean and exit
–custom=CUSTOM read custom topo and node params from .py file
–test=TEST [cli build pingall pingpair iperf all iperfudp none]
-x, —xterms spawn xterms for each node
–mac set MACs equal to DPIDs
–arp set all-pairs ARP entries
-v VERBOSITY, —verbosity=VERBOSITY [info warning critical error debug output]
–ip=IP [ip address as a dotted decimal string for aremote controller]
–port=PORT [port integer for a listening remote controller]
–innamespace sw and ctrl in namespace?
–listenport=LISTENPORT [base port for passive switch listening controller]
–nolistenport don’t use passive listening port
–pre=PRE [CLI script to run before tests]
–post=POST [CLI script to run after tests]

Mininet 常用命令

命令 作用
help 默认列出所有命令文档，后面加命令名将介绍该命令用法 dump打印节点信息
gterm 给定节点上开启gnome-terminal 注：可能导致mn崩溃
xterm 给定节点上开启xterm
intfs 列出所有的网络接口
iperf 两个节点之间进行简单的iPerf TCP测试
iperfudp 两个节点之间用制定带宽UDP进行测试
net 显示网络链接情况
noecho 运行交互式窗口，关闭回应（echoing）
pingpair 在前两个主机之间互Ping测试
source 从外部文件中读入命令
dpctl 在所有交换机上用dptcl执行相关命令，本地为tcp 127.0.0.1:6634
link 禁用或启用两个节点之间的链路
nodes 列出所有的节点信息
pingall 所有主机节点之间互Ping
py 执行Python表达式
sh 运行外部shell命令
quit/exit 退出

简单python脚本示例1：

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from mininet.net import Mininet
from mininet.topo import LinearTopo #此处为linear拓扑
Linear1 = LinearTopo(k=5) #五个交换机，分别下挂一个主机
net = Mininet(topo=Linear1)
net.start()
net.pingAll()
net.stop()

简单python脚本示例2：

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from mininet.net import Mininet
net = Mininet()
# Creating nodes in the network.
c0 = net.addController()
h0 = net.addHost('h0')
s0 = net.addSwitch('s0')
h1 = net.addHost('h1')
# Creating links between nodes in network
net.addLink(h0, s0)
net.addLink(h1, s0)
# Configuration of IP addresses in interfaces
h0.setIP('192.168.1.1', 24)
h1.setIP('192.168.1.2', 24)
net.start()
net.pingAll()
net.stop()

简单python脚本示例3：

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from mininet.net import Mininet
from mininet.node import CPULimitedHost
from mininet.link import TCLink
net = Mininet(host=CPULimitedHost, link=TCLink)
c0 = net.addController()
s0 = net.addSwitch('s0')
h0 = net.addHost('h0')
h1 = net.addHost('h1', cpu=0.5)
h2 = net.addHost('h1', cpu=0.5)
net.addLink(s0, h0, bw=10, delay='5ms',
max_queue_size=1000, loss=10, use_htb=True)
net.addLink(s0, h1)
net.addLink(s0, h2)
net.start()
net.pingAll()
net.stop()

  • 交互式界面创建主机、交换机

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    > py net.addHost(‘h3’)
    > py net.addLink(s1,net.get(‘h3’))
    > py s1.attach(‘s1-eth3’)
    > py s1.attach(‘s1-eth3’)

    测试网络

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    > px from mininet.util import dumpNodeConnections
    > py dumpNodeConnections(net.hosts)
    > py net.pingAll()

    外部运行参数

    -c:清除配置信息

    -h:帮助

0x02 OpenDaylight

理论知识：

YANG:一种建模语言，有固定模板，为了快速进行网络配置

MD-SAL:模型驱动-业务抽象层，提供统一的北向接口

DataStore:树形存储，内存数据库，包括config(配置信息)、operational(运行状态信息)两种数据，通过JAVA API读写。

RESTCONF:北向接口,监听端口8181

实践部分:(需要JAVA环境)

需要Java环境

登录$ ./client -u karaf

列出feature opendaylight-user@root> feature:list

列出界面 opendaylight-user@root> feature:list -i |grep dlux

0x03 Ryu