ONOS 开发教程01-简介和快速使用

作者：seriouszyx
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SDN 控制器发展

控制器算是 SDN 中相当重要的技术了，SDN 概念刚刚兴起时，各个控制器逐一展露头角，经过十几年的沉浮后，作为主流使用且仍旧蓬勃发展的却为数不多了。
2008年的时候，OpenFlow 论文问世，Nicira 开源了业界第一款 SDN 控制器 NOX，C++ 编写，算是控制器们的祖师爷，但当时只在学术圈有影响。
2009年，Nicira 团队又发布了 NOX 的纯 Python 实现版本 POX，目的是提供跨平台部署的便利性。
2012年，Ryu 诞生，Python 编写，能够与 OpenStack 整合，算是 POX 的后代。与此同时，Floodlight 也正式发布，Java 编写，称得上是接下来两款重量级控制器的妈。这两款仍属于轻量级控制器，它们在多控制器之间的交互协议上还是一片空白，没有一个统一的解决方案。
2013年，Linux 基金会和多家网络巨头（Cisco、Juniper、Broadcom 等）创立开源项目 OpenDaylight（ODL），开启一个崭新的时代。OpenDaylight 不仅仅是一个SDN控制器，它更是一个庞大的开源项目，其中包含许多子项目，而 Controller 只是其中的一个子项目。从诞生到2014年底，OpenDaylight 风光无限，许多企业都基于它开发自己的控制器，管理数据中心网络。
直到2014年12月5日，由 ON.Lab 开发的 ONOS 问世，Java 编写，采用 OSGi 架构，其目标是打造一个开放的SDN网络操作系统。ONOS 底层模块直接借用 FloodLight 优秀的模块如 Switch 模块，不使用 YANG 语言（ODL 使用）建模，最新版本使用Raft作为分布式框架。
作为目前最受欢迎的两款开源控制器，OpenDaylight 和 ONOS 在业界非常的火，至于 Ryu/Floodlight 之类，只能靠后站了。OpenDaylight作为 企业（数据中心场景） 主推的控制器，支持的功能较多，也更庞杂；而 ONOS 是运营商主推的控制器，更加贴近运营商的场景。
具体来讲，ODL 采取了更为平缓的 SDN 演进方式，从理念上更为贴近广义的 SDN，即不局限于 OpenFlow 协议，不局限于完全将控制平面从转发设备上剥离，通过已有的网络协议将部分的控制逻辑放到 Controller 上。
ONOS 更贴近于 SDN 诞生之初时狭义的 SDN 概念，即通过 OpenFlow 将控制平面和转发平面完全分离，网络设备只是进行转发的黑盒子，通过 Controller 完成一切计算。ONOS 所选择的理念与运营商自己的利益息息相关，只有将控制能力拿到自己手里，才能在整条产业链上逐步摆脱设备厂商的控制。

ONOS 快速使用

因为要与 VNFs 做对接，ONOS 显然更符合 NFV 的思想，所以研究中选择 ONOS 作为主要开发的控制器。
虽然在 SDN 控制器中 ONOS 的文档算不错的了，但仍不是很全面，难免踩一些坑。我接下来文章中的一系列配置都以官方文档为主，外加一些自己喜好的使用方式。在搭建环境上，ONOS 有多种方式，这里先使用 Release 包，官方的 wiki 在这里。
我使用的操作系统是 Ubuntu 18.04，首先需要确保下面这些端口开放：

• 8181 - REST API 和 GUI
• 8101 - ONOS CLI
• 9876 - 集群内通信
• 6653 - Openflow 通信
• 6640 - OVSDB

我们要安装的是最新版的 ONOS，目前版本号是 2.4.0，依赖 Java 版本为 Java11，另外 curl 也需要安装。

sudo apt install openjdk-11-jdk
sudo apt-get install curl

假设要安装到 /opt 下，创建目录。

sudo mkdir /opt
cd /opt

根据版本下载 ONOS 压缩包，官方提供了一个下载页面，复制相应链接后即可下载，下载速度问题自行解决。

sudo wget -c https://repo1.maven.org/maven2/org/onosproject/onos-releases/2.4.0/onos-2.4.0.tar.gz
sudo tar xzf onos-2.4.0.tar.gz
sudo mv onos-2.4.0 onos

直接使用脚本开启 ONOS。

/opt/onos/bin/onos-service start

稍等片刻后，即可访问 GUI 界面。

默认用户名为 onos ，默认密码为 rocks 。登录后可以看到拓扑界面，因为还没有连接网络设备，所以暂无信息。

在 **Applications **界面中可以看到目前集成的所有插件，选择 OpenFlow Provider Suite （支持 OpenFlow 协议）和 Reactive Forwording 安装。
我们先使用轻量级软件定义网络和测试平台——Mininet 来测试控制器，可以直接使用 apt 下载安装。

apt install mininet

安装后可以连接正在运行的 ONOS。

mn --controller=remote,ip=<Controller IP> --topo=linear,3 --switch ovsk,protocols=OpenFlow13

如果不安装 OpenFlow Provider Suite 插件，是无法正常连接的。连接成功后，拓扑界面会显示三个 switch，因为还没有数据包传输，所以 switch 还感知不到 host 的存在，界面上也没有相应的显示。在 mininet 中输入 pingall 命令，各个 host 间 ping 通，遵循 Reactive Forwording插件的包转发规则。
再回到拓扑界面，显示 switch 和 host。

CLI 和 GUI 的全部功能可以在文档中找到，这里就不过逐一介绍了。
为了让 ONOS 在后台长期运行，可以将它注册成服务，不过我更喜欢使用 docker 的方式，下一部分会主要介绍。

Docker 运行 ONOS

我一般将 ONOS 部署到内网中的一台服务器上运行，服务器多人使用，所以不方便随便修改环境，比如 ONOS 2.4.0 要求 JDK 11。docker 的虚拟环境可以解决这一问题，且官方提供镜像，又节省了配置环境的时间。
docker 的安装不过多介绍，网上的教程一搜一大把，最好配置下国内源。安装好后拉取官方镜像。

docker pull onosproject/onos:2.4.0

后台运行。

docker run -t -d -p 8181:8181 -p 8101:8101 -p 5005:5005 -p 830:830 -p 6633:6633 --name onos onosproject/onos:2.4.0

上面的命令已经完成了端口映射，即将容器内部的端口映射到主机的端口，允许外网访问容器。将 mininet 启动时的 ip 改为这台服务器的 ip，即可连接容器内运行的 ONOS。
上述的两条命令就完成了 ONOS 的部署，与手动安装相比，效率成倍提高。

参考：

• SDN 发展历史
• SDN 控制平面发展历史及趋势
• ONOS与OpenDayLight有什么本质区别？
• SDN闲扯—理性对待新技术
• Docker 部署 SDN 环境