实验 3：Mininet 实验——测量路径的损耗率

实验 3：Mininet 实验——测量路径的损耗率

一、实验目的

在实验 2 的基础上进一步熟悉 Mininet 自定义拓扑脚本，以及与损耗率相关的设定；初步了解 Mininet 安装时自带的 POX 控制器脚本编写，测试路径损耗率。

二、实验任务

h0 向 h1 发送数据包，由于在 Mininet 脚本中设置了连接损耗率，在传输过程中会丢失一些包，本次实验的目的是展示如何通过控制器计算路径损耗速率（h0-s0-s1-h1）。这里假设控制器预先知道网络拓扑。控制器将向 s0 和 s1 发送flow_stats_request，当控制器接收到来自 s0 的 response 时，将特定流的数据包数保存在 input_pkts 中，当控制器接收到来自 s1 的 response 时，将接收到特定流的数据包数保存在 output_pkts 中，差值就是丢失的数据包数量。基于上述拓扑，编写 Mininet 脚本，设置特定的交换机间的路径损耗速率，然后编写 POX 控制器脚本，实现对路径的损耗率的测量。

三、实验步骤

1.实验环境

安装了 Ubuntu 18.04.5 Desktop amd64 的虚拟机

2.实验过程

SDNLAB 实验参考资料（包含完整代码）：https://www.sdnlab.com/15100.html

(1)新建并编辑 pox 脚本 flowstat.py：

在 pox 安装目录下（Mininet 完整安装包含了 pox）执行以下命令运行 pox 脚本

$ ./pox.py flowstat

现在一起看下 flowstat.py 的关键代码：
第 7 行开始，让 h0 ping h1，监测 s0 和 s1 之间的链路。
• 如果匹配到以太网类型的包头（0x0800），并且数据包的目的 IP 地址是192.168.123.2（对照后面 Mininet 的脚本发现是 h1），并且连接到控制器的数据平面设备 id 是 s0（h0 ping h1，链路 s0-s1 上数据包是从 s0 流向 s1，s0 为源，s1 为目的地），执行 input_pkts = f.packet_count，把数据包数量存入input_pkts；
• 同理，如果连接到控制器的数据平面设备 id 是 s1，执行 output_pkts = f.packet_count，把数据包数量存入 output_pkts。
• 最后求 input_pkts 和 output_pkts 的差值。一般情况下差值为正，说明链路上数据包有损耗。

def _handle_flowstats_received (event):
    #stats = flow_stats_to_list(event.stats)
    #log.debug("FlowStatsReceived from %s: %s", dpidToStr(event.connection.dpid), stats)
    global src_dpid, dst_dpid, input_pkts, output_pkts
    #print "src_dpid=", dpidToStr(src_dpid), "dst_dpid=", dpidToStr(dst_dpid)
    for f in event.stats:
        if f.match.dl_type==0x0800 and f.match.nw_dst==IPAddr("192.168.123.2") and f.match.nw_tos==0x64 and event.connection.dpid==src_dpid:
            #print "input: ", f.byte_count, f.packet_count
            input_pkts = f.packet_count
        if f.match.dl_type==0x0800 and f.match.nw_dst==IPAddr("192.168.123.2") and f.match.nw_tos==0x64 and event.connection.dpid==dst_dpid:
            #print "output: ", f.byte_count, f.packet_count
            output_pkts = f.packet_count
            if input_pkts !=0:
                print getTheTime(), "Path Loss Rate =", (input_pkts-output_pkts)*1.0/input_pkts*100, "%"

(2)编辑 Mininet 脚本 mymininet3.py

参照拓扑图，新建并编辑 Mininet 脚本 mymininet3.py，控制器因为安装在本机，所以需修改参考资料代码中的控制器地址为 127.0.0.1:6633。

switch.cmd( 'ovs-vsctl set-controller dp0 tcp:127.0.0.1:6633' )
switch1.cmd( 'ovs-vsctl set-controller dp1 tcp:127.0.0.1:6633' )

设置 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 0

    info( "*** Creating links\n" )
    linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)
    linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)
    link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0)
    link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1)
    link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0)

再执行命令运行 Mininet 脚本 mymininet3.py

$ sudo python mymininet3.py

Ping 默认是每 1 秒钟测一次，ping 的结果会显示一个丢包率，这里的丢包率是根据 ping 不通的次数占总次数的百分比计算得到的。上图中由于一共 ping 了20次，每次都能通，所以丢包率是 0。
观察 pox 侧的实时状态更新：
平均丢包率为 0，结果符合 Mininet 脚本中设置的损耗率，也有可能出现负值，可以认为没有丢包。

如果修改代码中 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 10。

    info( "*** Creating links\n" )
    linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)
    linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=10) #loss改为10
    link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0)
    link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1)
    link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0)

重新运行 Mininet 脚本 mymininet3.py，20 秒时间的 ping 过程中有 icmp_seq 为6/20 共 2 次 ping 不通，所以丢包率计算为 10%。

POX 端重新测试，会发现出现丢包现象，但是实际测量出的丢包率会有浮动，链路的性能总体受到了限制。

四、总结

实验中需要用超级管理员权限来新建并编辑pox脚本flowstat.py。可用"sudo passwd root"命令来设置root用户密码，然后用"su root"命令切入root用户，然后可以就可以编辑flowstat.py了。但是，不能在root用户状态下运行pox。最后，实际测量出的丢包率会有浮动，可能出现s0，s1的loss都为0时，丢包率为45%的情况，可以多测量几次，或增加ping的次数，应该能观察到丢包率为0%或接近0%（本人没有尝试，仅为猜测）。