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

• `
• 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。