2019 SDN大作业

简单的负载均衡

1.分组情况

组名：蓝蓝的大白牙

学号	姓名	贡献度
031702507	黄皓	13%
031702508	石晓楠	24%
031702511	古力亚尔	13%
031702525	周鑫煌	20%
031702532	陈聪（组长）	30%

2.作业内容

Github仓库

视频链接

3.实现关键

以如下拓扑为基础

搭建拓扑的代码如下：

from mininet.topo import Topo

class MyTopo( Topo ):

    def __init__( self ):
    
        # initilaize topology   
        Topo.__init__( self )
    
        # add hosts and switches
        host1 = self.addHost( 'h1' )
        host2 = self.addHost( 'h2' )
    host3 = self.addHost( 'h3' )
        switch1 = self.addSwitch( 's1' )
        switch2 = self.addSwitch( 's2' )
        switch3 = self.addSwitch( 's3' )


        # add links
        self.addLink(host1,switch1)
        self.addLink(switch1,switch2)
        self.addLink(switch1,switch3)
        self.addLink(switch2,switch3)
        self.addLink(switch2,host2)
        self.addLink(switch2,host3)


topos = { 'mytopo': ( lambda: MyTopo() ) }

针对s2这个交换机来看，初始情况下来自h2和h3的数据包都往是s2的1端口通过，欲实现在s2端口1满载时来自h3的数据包改为往s2-eth2通过。

端口的满载状态通过该端口的数据率得以判断。

#获取s2端口1的流量 
uri = 'http://127.0.0.1:8181/restconf/operational/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:2/node-connector/openflow:2:1'

response, content = http.request(uri=uri, method='GET')

content = json.loads(content)

statistics = content['node-connector'][0]['opendaylight-port-statistics:flow-capable-node-connector-statistics']

bytes1 = statistics['bytes']['transmitted']
#间隔1s后获取bytes2
speed=float(bytes2-bytes1)/1

下发的流表项代码：

    #s2流表
    #在检测h2发包的时候s2的1口流量空闲时发的流表
    h2_to_s2_1 ='{"flow": [{"id": "0","match": {"ethernet-match":'\
                '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
                '"ipv4-source":"10.0.0.2/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
                '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
                '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
                '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
                '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    #在检测h3发包的时候s2的1口流量空闲时发的流表
    h3_to_s2_1 ='{"flow": [{"id": "1","match": {"ethernet-match":'\
                '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
                '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
                '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
                '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
                '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
                '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    h3_to_s2_1_full ='{"flow": [{"id": "1","match": {"ethernet-match":'\
                    '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
                '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
                '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
                '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
                '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
                '"priority": "100","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    #在检测h3发包的时候s2的1口流量满载时发的流表   
    h3_to_s2_2 ='{"flow": [{"id": "2","match": {"ethernet-match":'\
                '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
                '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
                '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
                '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
                '"output-node-connector": "2"},"order": "0"}]}}]},'\
                '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    h3_to_s2_2_full ='{"flow": [{"id": "2","match": {"ethernet-match":'\
                    '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
                '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
                '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
                '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
                '"output-node-connector": "2"},"order": "0"}]}}]},'\
                '"priority": "100","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    #s3流表
    s3_1='{"flow": [{"id": "0","match": {"ethernet-match":'\
        '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
        '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
        '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
        '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
        '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
        '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    #s1流表
    s1_h2_To_h1='{"flow": [{"id": "0","match": {"ethernet-match":'\
            '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
            '"ipv4-source":"10.0.0.2/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
            '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
            '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
            '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
            '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    s1_h3_To_h1='{"flow": [{"id": "1","match": {"ethernet-match":'\
            '{"ethernet-type": {"type": "2048"}},'\
            '"ipv4-source":"10.0.0.3/32","ipv4-destination": "10.0.0.1/32"},'\
            '"instructions": {"instruction": [{"order": "0",'\
            '"apply-actions": {"action": [{"output-action": {'\
            '"output-node-connector": "1"},"order": "0"}]}}]},'\
            '"priority": "101","cookie": "1","table_id": "0"}]}'
    headers = {'Content-type': 'application/json'}

操作步骤：

1. 在创建拓扑前，先打开opendaylight控制器
2. 创建拓扑，并查看拓扑结构
3. 测试主机之间的连通
4. wireshark抓包监控流量
5. 调用负载均衡程序controller.py，使用sudo python controller.py命令执行
6. 查看交换机s2流表项

此时s2-eth1通畅，h3数据包从1端口出的优先级高

此时s2-eth1满载，h3数据包从2端口出的优先级高

4.心得体会

1.黄皓：SDN这门课本就是创新课，很多知识都很新，有很高的实用性和很强的实践性。老师上课的时候也觉得很有意思，结合上课时的知识再加上实验课马上动手操作实践，对于这门课了解的也更加深刻，还知道了P4语言，边缘计算，SVN，ryu控制器，opendaylight控制器，postman的使用，Wireshark的抓包等。在小组汇报中选择了SDN+机器学习的课题，虽然在最后的大作业中没有选择这个题目，但是还是对机器学习和SDN二者的发展和结合有了浅层的了解。负载均衡构建在原有网络结构之上，它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽、加强网络数据处理能力、增加吞吐量、提高网络的可用性和灵活性。负载均衡有许多种算法可以用在各种各样的场景下，本次大作业因为时间考试等关系，选择了比较简单的应用场景，但还是从中学习了很多，切实了解了负载均衡的思想。

2.陈聪
上学期刚把计算机网络学完，还在感叹创造者的智慧，这学期的SDN课就让我拓开了眼界。通过它较为短暂的发展史我也逐步了解的SDN究竟为何物，是否以某个不为人知的事物影响并服务着我们的生活。这门课程学习中的几个实验也着实让我找寻到了乐趣，即使有些时候因学习资料的匮乏和不确定性而心烦意乱（无能狂怒）。由此看来，还得好好培养艰苦奋斗的精神。
今后我也会深入学习网络方面的知识，从繁杂纷乱中找到美好。

3.石晓楠
在本学期SDN的第一节课，老师问我们对SDN了解多少的时候，说实话我对SDN是真的一无所知，想着又是软件又是网络的，应该很难吧。随着课程的深入，我掌握了越来越多的东西，了解了mininet的使用方法，建拓扑啊之类的，还学会了下发流表，RYU控制器的一些基础的使用方法。老师发布的“阅读作业”也让我了解了一些SDN的知识。平时的作业有时候做的并不是特别好，但还是有所收获。课程虽然短暂，但也算学习了一些新的知识。期末做的有关机器学习和SDN联系的汇报，也让我对这方面内容有了更深的了解和理解。最后的大作业，让我对这门课的理解也更深入了一些，是有关负载均衡的内容，我们的组长带领着我们完成了这个实验，可算是收获了很多，希望以后还有机会能够深入的了解，接触SDN。

4.古力亚尔·艾山
通过本学期SDN的课程学习，接触到了比较前沿的与SDN相关的新概念和新知识，最大的收获就是通过实践熟悉了一些陌生的朋友，例如openflow,控制器，mininet,抓包分析等。Openflow，是南向协议的一种，当下比较主流，它只负责对流的管理，不涉及交换设备属性的管理。控制器有RYU、NOX、POX、Floodlight(FL)、OpenDayLight(ODL)、ONOS等等，不同的控制器设计思路不同、消息/事件机制不同、性能不同、编程语言不同，在本学期主要掌握ODL和RYU两个控制器。Mininet是一个拓扑仿真工具，对我们来说，它就是帮我们虚拟地搭建了一个硬件网络，网络中有交换机，有主机，有相互之间的线路连接，通过它我们就得到了一张网。最后抓包分析，Wireshark，它通过监听网卡，把收发的数据包全部列出来供我们查看，我们可以通过抓包，找出是哪个环节出了问题，进而可以发现是我们在Openflow上的操作不对，还是我们对传统协议的兼容出了问题，亦或是我们在传统的通信环节上出了岔子。
通过一学期的学习，我拓宽了我的眼界，储备新知识，收获很大，当然也很开心。最后要夸一下老师的教学方式，理论和实践的结合，这样的教学方式对学生学习新知识有很大的帮助。还要夸一下我的队友们，大家都很优秀，在和大家相处的过程中，我发现了自身很多的不足之处，我会努力向大家看齐。

5.周鑫煌
起初选择SDN这门课的时候，对什么SDN真的是没有什么概念，只是为了学分而迫不得已的选择。但是随着课程的讲解，发现这门课被选为创新课程不是没有原因的，课程的知识非常高端前沿。起初自己什么都不懂，一些实验的配置没有大佬的指导的话晕头转向根本都不懂。随着对一些陌生的概念有了初步的了解，自己通过实验也学到了很多东西。用mininet创建拓扑，使用ovs虚拟交换机查看流表、下发流表，利用Wireshark抓包分析报文，使用OpenDayLight，RYU，了解了p4语言等等等等，对网络方面的知识也有了更宽广的了解。目前sdn的发展还属于朝阳阶段，网络上的相关资料也少之又少，但这也给了我们留下了对知识更多的探索空间。希望自己未来可以沉淀下心来，找到一个适合自己的研究方向，探索更多不一样的未知。