FlowVisor入门教程

   

  FlowVisor是建立在OpenFlow之上的网络虚拟化工具，它可以将物理网络划分成多个逻辑网络，从而实现虚网划分。它为管理员提供了通过定义流规则，而不是调整路由器和交换机配置的方式来管理网络。正如管理程序依赖于标准x86指令来虚拟化服务器一样，FlowVisor使用标准OpenFlow指令集来管理OpenFlow交换机，这些指令设置了低级别规则，比如如何基于数据包表头的特点来转发数据包。

1 工作原理

    作为一个网络虚拟化平台，FlowVisor部署在标准OpenFlow控制器和OpenFlow交换机之间，成为二者的透明代理。FlowVisor能够与多个控制器连接使得每个控制器控制一个虚网，保证各虚网相互隔离。

    FlowVisor的设计有如下几个原则：(a) FlowVisor对控制器和交换机而言是透明的，它们都感知不到FlowVisor的存在；(b)各个虚网之间是隔离的，即使在广播条件下各个虚网的流量也必须实现隔离；(c)虚网划分策略是丰富且可扩展的，由于当前网络虚拟化的技术还不成熟，因此划分虚网的策略需要是灵活的、模块化的且可扩展的。

    目前虚网划分范围涵盖了物理层、数据链路层、网络层和传输层的协议字段，以数据包的12元组作为划分依据，按照流的思想将网络资源进行合理分配，以达到限定当前切片内数据流量类型的目的。一般对于某个特殊的应用，可以通过指定源/目的IP地址、源/目的MAC地址或者TCP端口信息来把数据包划分到一个切片内。

    FlowVisor是一个特殊的OpenFlow控制器，所有OpenFlow消息都将透过FlowVisor进行传送。FlowVisor会根据配置策略对OpenFlow消息进行拦截、修改、转发等操作。这样，OpenFlow控制器就只控制其被允许控制的流，并不知道其所管理的网络被FlowVisor进行过分片操作。相似地，从交换机发出的消息经过FlowVisor也只会被发送到相应的控制器。

    FlowVisor主要由FVClassifier、FVSlicer和FlowSpace数据库三部分组成。FVClassifier用于维护与物理OpenFlow交换设备的连接，处理IO请求并记录每个物理设备的端口、性能等信息，每个FVClassifier对应一个OpenFlow交换设备。FVSlicer用于维护与控制器的连接，管理OpenFlow会话并对控制器下发的信令进行处理。当流从一个物理的OpenFlow交换设备到达FlowSpace后，FlowSpace根据数据库中切片规则，把OF消息交给本切片内的FVSlicer发送给连接的控制器。

图 1. FlowVisor工作原理

    FlowVisor的核心主要是对上行消息的映射和对下行信令的过滤。如图1所示，控制器和交换机与FlowVisor的所有联系都通过Poll Loop来交互，交换机交给控制器的数据包通过FlowVisor的OFSwitchAcceptor模块接收后，FVClassifier对数据包的来源进行分析，再连接到FlowVisor中的数据库与Flowspace进行匹配，从而决定此数据包应该交由哪个控制器来处理。同理，控制器下发给交换机的数据包会通过相反的过程到达交换机。

2 安装配置

    下面介绍如何在通用的Linux或者FreeBSD主机上构建和安装FlowVisor。以Ubuntu14.04系统下构建安装FlowVisor1.2为例，步骤如下：

第一步：源码下载，采用git的方式进行源码下载，下载FlowVisor-1.2-MAINT.zip安装包。

第二步：依赖包安装，需要安装ant和jdk，jdk要求使用jdk1.6版本或其以下版本，否则会发生错误。

第三步：编译，解压FlowVisor-1.2-MAINT.zip包后进行编译，成功后可以看到“BUILD SUCCESSFUL”提示。

第四步：安装，安装时使用默认路径，并输入用户名、用户组和密码，用户名是ubuntu的用户名。

FlowVisor安装完成后，它的配置文件位于/etc/flowvisor/config.json。配置文件中包括简单的Slice、FlowSpaceRule样例，以及FlowVisor的监听端口、日志等级、版本等信息。api_webserver_port是xml请求的监听端口，默认为8080； api_jetty_webserver_port是JSON请求的监听端口；listen_port是交换机的监听端口，默认为6633。参数配置如下所示：

                           图 2. FlowVisor参数配置

FlowVisor配置完成后，系统切换到FlowVisor用户下，即在上一步安装中输入的用户名，然后运行FlowVisor，命令如下：

3 常用命令

FlowVisor中常用的命令如表1所示：

                      表 1. FlowVisor常用命令

4 一个简单实例

软件环境准备：

在Ubuntu14.04LTS下搭建本实例所需的软件环境，安装软件如表2所示。其中基本软件环境镜像可以在sdnlab资源库中下载mininet-2.1.0p2-140718-ubuntu-14.04-server-amd64-ovf（包括Ubuntu14.04及安装好的mininet），链接为http://pan.baidu.com/s/1sjG0fXN。

                        表 2. 所需软件

相关端口配置：

                            表 3. 端口配置

网络拓扑配置：

                                  图 3. 实例拓扑图

第二步，启动Mininet构建物理拓扑，包括1个交换机，2个主机，设置远程控制器为FlowVisor（127.0.0.1，6633）。

执行结果如下：

第三步，在FlowVisor上创建slice，指定FloodLight控制器(127.0.0.1:6634)；然后添加两条基于端口划分的flowspace。

第四步，测试

在Mininet下进行主机ping操作。

执行结果如下，主机h1与h2可通信：

在FlowVisor下停止slice 。

在Mininet下再次验证h1与h2是否可通信。

执行结果如下，主机h1与h2不可通信：

5 总结

    通过本文的阐述及实践，我们了解了FlowVisor的基本概念及工作原理。综合使用FlowVisor、FloodLight和Mininet，构建了一个基本SDN运行实例，通过本实例加强了对SDN组成原理的理解，提高了对FlowVisor的工作原理和使用方法的认知程度。希望以后可以为大家提供更多的实例，大家有想法也可以进一步交流。

本文来源于SDNLAB，可点击此阅读原文。如果您对本文感兴趣，可参与以下互动方式与作者近距离交流。（1） 微博（http://weibo.com/sdnlab/）

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