Mininet

  • 部分转载自:负载均衡

常用命令

  • links1h2down
  • links1h2up
  • 通过–switch选项跟–controller选项可以分别指定采用哪种类型的交换机跟控制器,例如使用用户态的交换
  • sudomn–switchuser
  • 使用OpenvSwitch
  • sudo mn 执行 mn 命令未指定一个控制器的话,它会默认采用 ovsc 控制,ovs-controller
  • sudomn–switchovsk
  • sudomn-c 会进行清理配置操作,适合故障后恢复。
  • exit 会退出mininet的cli,同时给出运行时间统计。
  • sudomn–testnone 测试mininet启动后立刻关闭的时间可以用
  • dpctl show -v 显示所有node的端口情况
    • dpctl show tcp:127.0.0.1:6634 可以查看到交换机的端口等基本情况,其中tcp端口6634是默认的交换机监听端口。
    • dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634 可以看到更详细的流表信息
  • 要通过dpctl手动添加流表项
  • dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=1,actions=output:2
  • dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=2,actions=output:1

启动参数总结

  • -h,–helpshowthishelpmessageandexit
  • –switch=SWITCH[kerneluserovsk]
  • –host=HOST[process]
  • –controller=CONTROLLER[nox_dumpnonerefremotenox_pysw]
  • –topo=TOPO[treereversedsinglelinearminimal],arg1,arg2,…argN
  • -c,–cleancleanandexit
  • –custom=CUSTOMreadcustomtopoandnodeparamsfrom.pyfile
  • –test=TEST[clibuildpingallpingpairiperfalliperfudpnone]
  • -x,–xtermsspawnxtermsforeachnode
  • –macsetMACsequaltoDPIDs
  • –arpsetall-pairsARPentries
  • -vVERBOSITY,–verbosity=VERBOSITY[infowarningcriticalerrordebugoutput]
  • –ip=IP[ipaddressasadotteddecimalstringforaremotecontroller]
  • –port=PORT[portintegerforalisteningremotecontroller]
  • –innamespaceswandctrlinnamespace?
  • –listenport=LISTENPORT[baseportforpassiveswitchlisteningcontroller]
  • –nolistenportdon’tusepassivelisteningport
  • –pre=PRE[CLIscripttorunbeforetests]
  • 1/17/2011 Evernote Web
  • https://www.evernote.com/view.jsp?l… 5/9
  • –post=POST[CLIscripttorunaftertests]

常用命令总结

  • 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iperfTCP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tcp127.0.0.1:6634
  • 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host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

dpctl 命令实践

  • dpctl 程序是一个命令行工具用来检测和管理 OpenFlow 数据通路,它能够显示当前的状态数据通路,包括功能配置和表中的条目,以及合适使用 OpenFlow 的内核模块,可以用来添加,删除,修改和监视 datapaths。
  • 查看交换机端口信息基本情况(TCP 端口 6634 是默认交换机监听端口)。
# dpctl show tcp:9.123.137.25:6634
features_reply (xid=0x94af8117): ver:0x1, dpid:1
n_tables:255, n_buffers:256
features: capabilities:0xc7, actions:0xfff
 1(s1-eth1): addr:2e:d1:ca:aa:af:67, config: 0, state:0
     current:    10GB-FD COPPER
 2(s1-eth2): addr:66:93:32:1e:9b:9e, config: 0, state:0
     current:    10GB-FD COPPER
 LOCAL(s1): addr:5e:bc:ab:cc:dc:43, config: 0x1, state:0x1
get_config_reply (xid=0x92fc9e48): miss_send_len=0
  • 查看流表信息:
# dpctl dump-flows tcp:9.123.137.25:6634
stats_reply (xid=0xe2c7ea1e): flags=none type=1(flow)
  • 此时,流表为空,执行 h1 ping h2 无法得到响应。因此我们需要通过 dpctl 手动添加流表项,实现转发。
  • 手动添加流表项:
# dpctl add-flow tcp:9.123.137.25:6634 in_port=1,actions=output:2
# dpctl add-flow tcp:9.123.137.25:6634 in_port=2,actions=output:1
# dpctl dump-flows tcp:9.123.137.25:6634
  stats_reply (xid=0x131ed782): flags=none type=1(flow)
  cookie=0, duration_sec=13s, duration_nsec=401000000s, table_id=0, priority=32768, \
  n_packets=0, n_bytes=0,idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=1,actions=output:2
  cookie=0, duration_sec=5s, duration_nsec=908000000s, table_id=0, priority=32768, \
  n_packets=0, n_bytes=0,idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=2,actions=output:1
  • 此时查看流表可以看到新的转发信息,同时可以在 h1 和 h2 之间可以相互连通。

dpctl 其他常用操作

#dpctl adddp n1:0 创建 datapath 编号为 0
#dpctl adddp n1:0 eth0
#dpctl adddp n1:0 eth1 增加两个网络设备到新的 datapath
#dpctl monitor n1:0 检测数据通路接收的流量
#dpctl delif nl:0 eth0 在数据通路中删除网络设备

外部 OpenFlow 控制器

  • 通常自定义 controller 子类是最方便的方法来自动启动和关闭您的控制器,很容易创建 start 和 stop 类在参数拓扑中,便于 Mininet 控制器将自动启动和停止。从而,您可能会发现它有用 Mininet 连接到一个现有的控制器已经运行在其他地方,例如在某个地方上运行您的 LAN 或 VM 上。通常可以在代码中定义一个 RemoteController 类作为一个代理控制器,运行在控制网络的任何地方,但必须通过 Mininet 收到直接控制它们的启动和关闭操作。需要在您的参数拓扑中增加一小段代码:
Miniet( topo=topo,controller=lambda name: RemoteController( name,ip=‘192.168.1.101’) )
#mn --controller remote,192.168.1.102
  • 当然也可以指定外部已存在的控制器通过第二个命令

名字空间

  • 默认情况下,主机节点有用独立的名字空间(namespace),而控制节点跟交换节点都在根名字空间(rootnamespace)中。如果想要让所有节点拥有各自的名字空间,需要添加–innamespace参数,即启动方式为
  • sudomn–innamespace
  • 注意:为了方便测试,在默认情况下,所有节点使用同一进程空间,因此,在h2跟h3或者s1上使用ps查看进程得到的结果是一致的,都是根名字空间中的进程信息。

三个有用的Mininet配置实例

单交换机(Single switch)

  • 创建具有1个交换机,交换机上连接3台主机的网络拓扑结构
  • sudo mn –arp –topo single,3 –mac –switch ovsk –controller remote
  • -mac:自动设置MAC地址,MAC地址与IP地址的最后一个字节相同
  • -arp:为每个主机设置静态ARP表,例如:主机1中有主机2和主机3的IP地址和MAC地址ARP表项,主机2和主机3依次类推。
  • -switch:使用OVS的核心模式
  • –controller:使用远程控制器,可以指定远程控制器的IP地址和端口号,如果不指定则默认为127.0.0.1和6633
  • 注意:如果没有指定控制器的话,是ping不通的

两个线性连接的交换机(Two linear swtiches)

  • 创建具有2个交换机,两个交换机下面个连一个主机,交换机之间再互连起来
  • sudo mn –topo linear –switch ovsk –controller remote

负载均衡器器(Load-balancer)

  • 创建的拓扑结构:1个交换机,交换机上连接3个服务器(server)和1个客户端(client)。控制器充当负载均衡器,控制客户端先服务器请求时,由控制器控制客户端真正访问的哪一个服务器。但是,有一些额外的步骤需要注意。
  • sudo mn –arp –topo single,4 –mac –switch ovsk –controller remote
  • 虚拟IP/MAC(Virtual IP/MAC): 为负载均衡器选择一个virtual IP (VIP) 和 MAC 地址。这个VIP是客户端需要发起HTTP请求的目的IP地址。控制向交换机下发规则,去重写客户端的目的IP(即VIP),以指定具体访问哪一个网络服务器。为了达到这个目的,需要在客户端主机上为VIP设置一条ARP表项。如果‘h1′ 充当客户端,10.0.0.5是VIP,下面的命令用于在h1上添加静态ARP表项:
  • mininet> h1 arp -s 10.0.0.5 00:00:00:00:00:05
  • 服务器的配置: -arp参数非常重要,用于为每个主机设置静态ARP表项。除此之外,还需要在mininet中运行下面的命令(启动HTTPServer):
  • mininet> h2 python -m CGIHTTPServer &
  • mininet> h3 python -m CGIHTTPServer &
  • mininet> h4 python -m CGIHTTPServer &
  • Warm-up controller learning: After the hosts are up, it is important to make the controller learn the location of each host. You can do this through a pingall command in mininet:
  • mininet> pingall
  • 客户端发起HTTP请求: In our custom VM, we have CGI script configured to report back which server is handling a particular client request. Thus, when a client performs the following command, you will receive the IP address of the handling server.
  • mininet> h1 curl http://10.0.0.5:8000/cgi-bin/serverip.cgi
  • 这个脚本自己慢慢想吧

基于miniedit的mininet可视化操作

  • 最新的Mininet 2.2.0内置了一个mininet可视化工具miniedit
  • ./mininet/examples/miniedit.py
  • File -> Export Level 2 Script 保存为py脚本

使用mininet构建一个简单的路由实验

from mininet.topo import Topo
class Router_Topo(Topo):
    def __init__(self):
        "Create P2P topology."
        # Initialize topology
        Topo.__init__(self)
        # Add hosts and switches
        H1 = self.addHost('h1')
        H2 = self.addHost('h2')
        H3 = self.addHost('h3')
        S1 = self.addSwitch('s1')
        S2 = self.addSwitch('s2')
        # Add links
        self.addLink(H1, S1)
        self.addLink(H2, S1)
        self.addLink(H2, S2)
        self.addLink(H3, S2)
topos = {
        'router': (lambda: Router_Topo())
}
  • mininet> sudo mn –custom /home/mininet/Router.py –topo router
  • mininet> h1 ifconfig h1-eth0 192.168.12.1 netmask 255.255.255.0
  • mininet> h2 ifconfig h2-eth0 192.168.12.2 netmask 255.255.255.0
  • mininet> h2 ifconfig h2-eth1 192.168.23.2 netmask 255.255.255.0
  • mininet> h3 ifconfig h3-eth0 192.168.23.3 netmask 255.255.255.0
  • mininet> h1 route add default gw 192.168.12.2
  • mininet> h3 route add default gw 192.168.23.2
  • mininet> h2 sysctl net.ipv4.ip_forward=1
  • 神奇的事情发生了
  • mininet> h1 ping -c 1 192.168.23.3 居然ping通了

使用Python的help函数

  • python && help()
  • 或者
python
>>> from mininet.node import Host
>>> help(Host.IP)
Help on method IP in module mininet.node:
IP(self, intf=None) unbound mininet.node.Host method
        Return IP address of a node or specific interface.

生成API文档

  • sudo apt-get install doxypy
  • cd ~/mininet
  • make doc

树形拓扑

  • mn –topo tree,depth=2,fanout=3

修改openvswitch中的已有配置

  • 删除 OVS 的现有配置,使用 ovs-vsctl remove 指令
# 设置端口的 vlan 标签为 100
# ovs-vsctl set port vnet0 tag=100
# 删除 wlan 标签,注意remove需要4个参数
# ovs-vsctl remove port vnet0 tag 100
  • 有时需要将配置还原为初始值,ovs-vsctl remove 命令无法达到预期效果。则需要使用 ovs-vsctl set 指令

Mininet 代码分析

MininetRunner 类分析 mn 执行步骤

  • Mininet 安装后会在当前目录下会生成 10 个子目录分别为:bin、build、custom、debian、dist、doc、example、mininet、mininet.egg-info、util 和几个文件
  • mn 是一个 Python 代码文件是程序执行的解释器,定义 MininetRunner 类,为整个测试创建基础平台。主要执行 3 大步骤有
  • parseArgs() :解析参数
  • Setup(): 调用 mininet.net.init()
  • Begin(): 执行执行给定参数,包括创建拓扑、地址分配等;调用 mininet.net.Mininet()创建网络平台 mn;调用 mininet.cli.CLI()创建 CLI 对象;调用 mn.start()启动网络;执行指定的测试命令,默认为 cli,即调用 CLI(mn)进入交互环境;执行结束后调用 mn.stop()退出
  • 注意:mnexec 文件 完成一些 python 代码执行起来比较慢或者难以实现的功能,包括关闭文件描述、使用 setsid 从控制 tty 剥离、在网络空间运行、打印 pid 等

Mininet 子目录及节点代码详解

  • mininet 相关实现的主代码目录,包括若干.py 源文件。
  • init.py: python 代码导入控制文件。
  • clean.py: 提供两个函数 sh(cmd) 调用 shell 来执行 cmd;cleanup() 清理残余进程或临时文件。
  • cli.py: 定义 CLI 类,在 mn 运行后提供简单的命令行接口,解析用户键入的各项命令。
  • log.py: 实现日志记录等功能, 定义三个类 MininetLogger 、Singleton 和 StreamHandlerNoNewLine。
  • moduledeps.py: 模块依赖相关处理。定义 5 个函数:lsmod() 、rmmod(mod) 、modprobe(mod) 、 moduleDeps(subtract=None, add=None)、pathCheck(*args,**kwargs)。
  • net.py: mn 网络平台的主类。完成包括节点管理、基本测试等功能。
  • node.py: 实现网络节点功能的几个类。包括主机、交换机、控制器等,各个类的集成关系如下图。

主要类及其继承关系

  • Mininet_第1张图片`
  • Host:等同于 Node。
  • KernelSwitch:内核空间的交换机,仅能在 root 名字空间中执行。
  • OVSLegacyKernelSwith:内核兼容模式交换机,仅能 root 名字空间中执行。
  • UserSwitch:用户空间的交换机。
  • OVSKernelSwitch:Open vSwitch 的内核空间交换机,仅能在 root 名字空间中执行。
  • NOX:NOX 控制器。
  • RemoteController:mininet 外的控制,通过指定 IP 地址等进行连接。
  • term.py: 实现在每个节点上运行 terminal 的功能。
  • topolib.py: 实现可能需要的拓扑结构。包括一个 TreeTopo 类和 TreeNet 函数。前者提供给定深度和 fanout 的树状结构,后者返回一个树状结构的 Mininet 网络。
  • topo.py: 创建网络拓扑的主文件。包括一些常见拓扑,例如线型、星型等。
  • util.py: mininet 的一些辅助功能,包括调用 shell 执行命令,网络地址格式的解析等。

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