实验6：开源控制器实践——RYU

一、实验目的

能够独立部署RYU控制器；
能够理解RYU控制器实现软件定义的集线器原理；
能够理解RYU控制器实现软件定义的交换机原理。

二、实验环境

(一）基本要求

下载虚拟机软件Oracle VisualBox或VMware；
在虚拟机中安装Ubuntu 20.04 Desktop amd64，并完整安装Mininet；

(二)、实验要求

1.搭建下图所示SDN拓扑，协议使用Open Flow 1.0，并连接Ryu控制器

• 在对应文件夹下执行

ryu-manager gui_topology.py --observe-links

启动控制器

使用以下命令搭建拓扑

sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

2.通过Ryu的图形界面查看网络拓扑

3.阅读Ryu文档的The First Application一节，运行并使用 tcpdump 验证L2Switch，分析和POX的Hub模块有何不同

• 创建L2Switch.py文件,并保存在目录/home/用户名/学号/lab6/中

from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0

class L2Switch(app_manager.RyuApp):
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs)

    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        dp = msg.datapath
        ofp = dp.ofproto
        ofp_parser = dp.ofproto_parser

        actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofp.OFPP_FLOOD)]

        data = None
        if msg.buffer_id == ofp.OFP_NO_BUFFER:
             data = msg.data

        out = ofp_parser.OFPPacketOut(
            datapath=dp, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port,
            actions=actions, data = data)
        dp.send_msg(out)

• 执行命令

ryu-manager L2Switch.py

• 重新创建拓扑

sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

• 再利用mininet的xterm开启h1，h2，h3的命令行终端，并在h2和h3使用开启抓包（抓取eth0端口）

• 在h2主机终端中输入

tcpdump -nn -i h2-eth0

• 在h3主机终端中输入

tcpdump -nn -i h3-eth0

• h1 ping h2 注: 在h1的窗口输入ping 10.0.0.2

• h1 ping h3

由图可见，h1 ping h2时h3也能收到数据包，h1 ping h3时h2也能收到数据包，说明L2Switch模块的功能同hub模块：为每一个交换机建立通配的洪泛规则，让交换机拥有集线器的功能

• 分析和POX的Hub模块有何不同

  1.结合拓扑,分别运行ryu和运行pox（Hub模块）

ryu-manager L2Switch.py
./pox.py log.level --DEBUG forwarding.hub

2.查看拓扑下发流表

dpctl dump-flows

3.无法查看L2Switch下发的流表

4.而hub模块下发的流表可以查看

4.继下面的.py文件一起,先执行.py文件再创拓扑

sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow13

编程修改L2Switch.py，另存为L2xxxxxxxxx.py，使之和POX的Hub模块的变得一致（xxxxxxxxx为学号）

from ryu.base import app_manager
from ryu.ofproto import ofproto_v1_3
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER, CONFIG_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
 
 
class hub(app_manager.RyuApp):
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_3.OFP_VERSION]
 
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(hub, self).__init__(*args, **kwargs)
 
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPSwitchFeatures, CONFIG_DISPATCHER)
    def switch_feathers_handler(self, ev):
        datapath = ev.msg.datapath
        ofproto = datapath.ofproto
        ofp_parser = datapath.ofproto_parser
 
        # install flow table-miss flow entry
        match = ofp_parser.OFPMatch()
        actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_CONTROLLER, ofproto.OFPCML_NO_BUFFER)]
        # 1\OUTPUT PORT, 2\BUFF IN SWITCH?
        self.add_flow(datapath, 0, match, actions)
 
    def add_flow(self, datapath, priority, match, actions):
        # 1\ datapath for the switch, 2\priority for flow entry, 3\match field, 4\action for packet
        ofproto = datapath.ofproto
        ofp_parser = datapath.ofproto_parser
        # install flow
        inst = [ofp_parser.OFPInstructionActions(ofproto.OFPIT_APPLY_ACTIONS, actions)]
        mod = ofp_parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, priority=priority, match=match, instructions=inst)
        datapath.send_msg(mod)
 
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        datapath = msg.datapath
        ofproto = datapath.ofproto
        ofp_parser = datapath.ofproto_parser
        in_port = msg.match['in_port']  # get in port of the packet
 
        # add a flow entry for the packet
        match = ofp_parser.OFPMatch()
        actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_FLOOD)]
        self.add_flow(datapath, 1, match, actions)
 
        # to output the current packet. for install rules only output later packets
        out = ofp_parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=in_port, actions=actions)
        # buffer id: locate the buffered packet
        datapath.send_msg(out)

(三)实验报告

收获总结
在创建拓扑出现Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633
解决方法：先连接Ryu控制器再创建拓扑
遇到拓扑不能pingall
解决方法：关掉拓扑，启动L2Switch模块后再创建拓扑
心得
实验难度中等，实验内容和实验5POX相似。本来看了别人的博客很担心Ryu的安装会出现问题，但是按照老师所给的指令执行之后就顺利地安装了，但是不知道和这个软件有没有关系，安装之后就没法像之前一样执行mn相关的指令了，不知道跟环境变量有没有关系，所以干脆卸载重装mininet了。刚开始做实验时并不知道该先开控制器还是先创建拓扑，就先创建了拓扑，做到最后发现ping不通（最后ping不通其实也不是因为前面的原因），看了同学的博客才发现应该先开控制器。后来做第4小题的时候，还是使用的第2小题创建的拓扑，然后启动
L2Switch模块，发现ping不通，重启之后重做了前面的部分（先开控制器）发现ping通了但是查看流表的时候并没有大家说的那样看不见流表，而实给出了流表，说明这个拓扑并没有受到L2Switch1的作用。于是我就开始浏览同学们的博客，后来发现第4小题也是应该先开L2Switch模块并且Switch模块应该放在保存在目录/home/用户名/学号/lab6/下，而我之前放错了位置，改正了这些错误之后就成功ping通并且也达到了查看不到流表的效果，说明成功了。