实验6:开源控制器实践——RYU
作者:互联网
一、实验目的
- 能够独立部署RYU控制器;
- 能够理解RYU控制器实现软件定义的集线器原理;
- 能够理解RYU控制器实现软件定义的交换机原理。
二、实验环境
- 下载虚拟机软件Oracle VisualBox或VMware;
- 在虚拟机中安装Ubuntu 20.04 Desktop amd64,并完整安装Mininet;
三、实验要求
(一)基本要求
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完成Ryu控制器的安装。
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搭建下图所示SDN拓扑,协议使用Open Flow 1.0,并连接Ryu控制器。
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构建拓扑
sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpneFlow10
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启动控制器,利用Web图形界面查看网络拓扑
ryu-manager ryu/ryu/app/gui_topology/gui_topology.py --observe-links
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通过Ryu的图形界面查看网络拓扑。
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阅读Ryu文档的The First Application一节,运行并使用 tcpdump 验证L2Switch,分析和POX的Hub模块有何不同。
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L2Switch.py
from ryu.base import app_manager from ryu.controller import ofp_event from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER from ryu.controller.handler import set_ev_cls from ryu.ofproto import ofproto_v1_0 class L2Switch(app_manager.RyuApp): OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION] def __init__(self, *args, **kwargs): super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs) @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER) def packet_in_handler(self, ev): msg = ev.msg dp = msg.datapath ofp = dp.ofproto ofp_parser = dp.ofproto_parser actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofp.OFPP_FLOOD)] data = None if msg.buffer_id == ofp.OFP_NO_BUFFER: data = msg.data out = ofp_parser.OFPPacketOut( datapath=dp, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port, actions=actions, data = data) dp.send_msg(out)
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h1 ping h2
h2和h3都可以收到数据包
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h1 ping h3
h2和h3都可以收到数据包
可以发现均为洪泛转发
查看RYU控制器流表我们会发现没有具体信息,如下图:
而在上次实验中我们发现使用pox的hub模块是可以看到流表的
这说明虽然二者都是事先洪泛转发ICMP报文,但是涉及到流表下发的逻辑有些不一样,POX是直接将流表下发给了交换机,而Ryu是出现了Packet in事件时才向交换机下发转发操作。
(二)进阶要求
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阅读Ryu关于simple_switch.py和simple_switch_1x.py的实现,以simple_switch_13.py为例,完成其代码的注释工作,并回答下列问题:
# Copyright (C) 2011 Nippon Telegraph and Telephone Corporation. # # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); # you may not use this file except in compliance with the License. # You may obtain a copy of the License at # # http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 # # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or # implied. # See the License for the specific language governing permissions and # limitations under the License. # 引入包 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 from ryu.lib.packet import ether_types class SimpleSwitch13(app_manager.RyuApp): # 定义openflow版本 OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_3.OFP_VERSION] def __init__(self, *args, **kwargs): super(SimpleSwitch13, self).__init__(*args, **kwargs) # 定义保存mac地址到端口的一个映射 self.mac_to_port = {} # 处理EventOFPSwitchFeatures事件 @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 table-miss flow entry # # We specify NO BUFFER to max_len of the output action due to # OVS bug. At this moment, if we specify a lesser number, e.g., # 128, OVS will send Packet-In with invalid buffer_id and # truncated packet data. In that case, we cannot output packets # correctly. The bug has been fixed in OVS v2.1.0. match = parser.OFPMatch() actions = [parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_CONTROLLER, ofproto.OFPCML_NO_BUFFER)] self.add_flow(datapath, 0, match, actions) # 添加流表函数 def add_flow(self, datapath, priority, match, actions, buffer_id=None): # 获取交换机信息 ofproto = datapath.ofproto parser = datapath.ofproto_parser # 对action进行包装 inst = [parser.OFPInstructionActions(ofproto.OFPIT_APPLY_ACTIONS, actions)] # 判断是否有buffer_id,并生成mod对象 if buffer_id: mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, buffer_id=buffer_id, priority=priority, match=match, instructions=inst) else: mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, priority=priority, match=match, instructions=inst) # 发送mod datapath.send_msg(mod) # 处理packet in事件 @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER) def _packet_in_handler(self, ev): # If you hit this you might want to increase # the "miss_send_length" of your switch if ev.msg.msg_len < ev.msg.total_len: self.logger.debug("packet truncated: only %s of %s bytes", ev.msg.msg_len, ev.msg.total_len) # 获取包信息,交换机信息,协议等等 msg = ev.msg datapath = msg.datapath ofproto = datapath.ofproto parser = datapath.ofproto_parser in_port = msg.match['in_port'] pkt = packet.Packet(msg.data) eth = pkt.get_protocols(ethernet.ethernet)[0] # 忽略LLDP类型 if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP: # ignore lldp packet return # 获取源端口,目的端口 dst = eth.dst src = eth.src dpid = format(datapath.id, "d").zfill(16) self.mac_to_port.setdefault(dpid, {}) self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst, in_port) # 学习包的源地址,和交换机上的入端口绑定 # learn a mac address to avoid FLOOD next time. self.mac_to_port[dpid][src] = in_port # 查看是否已经学习过该目的mac地址 if dst in self.mac_to_port[dpid]: out_port = self.mac_to_port[dpid][dst] # 如果没有则进行洪泛 else: out_port = ofproto.OFPP_FLOOD actions = [parser.OFPActionOutput(out_port)] # 下发流表处理后续包,不再触发 packet in 事件 # 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, eth_src=src) # verify if we have a valid buffer_id, if yes avoid to send both # flow_mod & packet_out if msg.buffer_id != ofproto.OFP_NO_BUFFER: self.add_flow(datapath, 1, match, actions, msg.buffer_id) return else: self.add_flow(datapath, 1, match, actions) data = None if msg.buffer_id == ofproto.OFP_NO_BUFFER: data = msg.data out = parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=in_port, actions=actions, data=data) # 发送流表 datapath.send_msg(out
a) 代码当中的mac_to_port的作用是什么?
- mac_to_port保存mac地址到交换机端口的映射,为交换机自学习功能提供数据结构进行 mac-端口的存储
b) simple_switch和simple_switch_13在dpid的输出上有何不同?
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simple_switch的dpid赋值:
dpid = datapath.id
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simple_switch_13的dpid赋值:
dpid = format(datapath.id, "d").zfill(16)
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在simple_switch_13中,可以直接在simple_switch中获取id,并且会在前端加上0将其填充至16位
c) 相比simple_switch,simple_switch_13增加的switch_feature_handler实现了什么功能?
- 实现交换机以特性应答消息响应特性请求
d) simple_switch_13是如何实现流规则下发的?
- 在接收到packetin事件后,首先获取包学习,交换机信息,以太网信息,协议信息等。如果以太网类型是LLDP类型,则不予处理。如果不是,则获取源端口目的端口,以及交换机id,先学习源地址对应的交换机的入端口,再查看是否已经学习目的mac地址,如果没有则进行洪泛转发。如果学习过该mac地址,则查看是否有buffer_id,如果有的话,则在添加流动作时加上buffer_id,向交换机发送流表
e) switch_features_handler和_packet_in_handler两个事件在发送流规则的优先级上有何不同?
- switch_features_handler下发流表的优先级更高
四、个人总结
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实验难度:较难
这次实验主要涉及到ryu控制器的使用,主要难度还是在于解释Ryu和POX的Hub模块的区别和阅读Ryu的源码上。有了之前阅读相关源码的经验这次阅读源码相对来说会轻松一些。
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实验过程遇到的困难:
1.问题:不知何原因在运行
sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpneFlow10
后报错,找不到mininet.clean
模块解决方案:尝试了多种方法后无法解决,重新安装了mininet,之后发现是python的软链接在安装其他工具的过程中被修改了,软链接指向了python2;之后按照教程删除并重新创建软链接指向python3后得以解决
2.问题:在使用Ryu控制器,运行并使用 tcpdump 验证L2Switch时,使用
dpctl dump-flows
查看流表时发现居然存在流表,这与我之间了解到的Ryu控制器的相关知识产生了冲突解决方案:虽然这里的结果显示跟POX的hub模块相同,但是如果使用
dpctl del-flows
删除流表后,再按刚才的流程重新操作会发现这时候查看流表不再有具体信息且ping的结果不变,说明只是因为之前操作过程中残留的流表没有被删除,删除后就能正常进行实验验证结果 -
个人感想:
通过这次的实验,了解到了Ryu控制器的使用方法,并通过阅读源码进一步了解到了Ryu控制器的使用细节,尽管在实验的过程中还是遇到了很多意想不到的问题,但是好在最后都解决了,我也进一步积累了处理异常情况的经验。
标签:控制器,switch,datapath,id,ofproto,开源,msg,RYU,port 来源: https://www.cnblogs.com/beyondzones/p/15426770.html