软件定义网络实验 4：Open vSwitch 实验——Mininet 中使用 OVS 命令

一、实验目的

Mininet 安装之后，会连带安装 Open vSwitch，可以直接通过 Python 脚本调用 Open vSwitch 命令，从而直接控制 Open vSwitch，通过实验了解调用控制的方法。

二、实验任务

在本实验中，使用 Mininet 基于 Python 的脚本，调用“ovs-vsctl”命令直接控制 Open vSwitch。使用默认的交换机泛洪规则，设置更高的优先级规则进行预先定 义 IP 报文的转发。在多个交换机中通过设置不同 TOS 值的数据包将通过不同的方式到达目的地址，验证主机间的连通性及到达目的地址的时间。

三、实验步骤

1. 实验环境

安装了 Ubuntu 16.04.7 Desktop AMD64 的虚拟机

2. 实验过程

SDNLAB 实验参考资料：https://www.sdnlab.com/15083.html

（1）创建 ovsSingleBr.py 脚本并添加内容，代码参考 SDNLAB

脚本对应的拓扑如上图所示，执行 ovsSingleBr.py，在没有控制器的情况下，在 Mininet 脚本中通过调用 ovs 命令直接向 switch0 交换机下发流表，将入端口号为 1/2/3 的数据包泛洪广播，并对目的地址为 192.168.123.1/2/3 的数据包分别从 1/2/3 端口转发出去。之后测试 h0 ping h1，h0 ping h2，网络连通。

（2）创建 ovsMultiBr.py 脚本并添加内容，代码参考 SDNLAB

脚本对应的拓扑如上图所示，执行 ovsMultiBr.py，在没有控制器的情况下，在 Mininet 脚本中通过调用 ovs 命令给多个交换机下发流表，通过 h0 ping h1 操作测试验证主机间的连通性，并通过-Q 参数设置不通的 tos 值查看主机间的连通性。通过验证发现，tos 值设置越大，时间使用越少。

（3）创建 ovsVLAN.py 脚本并添加内容，代码基于 SDNLAB 上的 ovsSingleBr.py 修改

#!/usr/bin/python
 
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import Node
from mininet.link import Link
from mininet.log import  setLogLevel, info
 
def myNet():
    "Create network from scratch using Open vSwitch."
 
    info( "*** Creating nodes\n" )
    switch0 = Node( 's0', inNamespace=False )
    switch1 = Node( 's1', inNamespace=False )
 
    h0 = Node( 'h0' )
    h1 = Node( 'h1' )
    h2 = Node( 'h2' )
    h3 = Node( 'h3' )
 
    info( "*** Creating links\n" )
    Link( h0, switch0)
    Link( h1, switch0)
    Link( h2, switch1)
    Link( h3, switch1)
    Link( switch0, switch1)
 
    info( "*** Configuring hosts\n" )
    h0.setIP( '192.168.123.1/24' )
    h1.setIP( '192.168.123.2/24' )
    h2.setIP( '192.168.123.3/24' )
    h3.setIP( '192.168.123.4/24' )
       
    info( "*** Starting network using Open vSwitch\n" )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp0' )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl add-br dp0' )
    switch1.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp1' )
    switch1.cmd( 'ovs-vsctl add-br dp1' )
 
    for intf in switch0.intfs.values():
        print intf
        switch0.cmd( 'ovs-vsctl add-port dp0 %s' % intf )

    for intf in switch1.intfs.values():
        print intf
        switch1.cmd( 'ovs-vsctl add-port dp1 %s' % intf )
 
    # Note: controller and switch are in root namespace, and we
    # can connect via loopback interface
    #switch0.cmd( 'ovs-vsctl set-controller dp0 tcp:127.0.0.1:6633' )
  
    print switch0.cmd(r'ovs-vsctl show')
 
    switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,in_port=1,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4096-\>vlan_vid,output:3')
    switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,in_port=2,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4097-\>vlan_vid,output:3')
    switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1')
    switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2')

    switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,in_port=1,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4096-\>vlan_vid,output:3')
    switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,in_port=2,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4097-\>vlan_vid,output:3')
    switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1')
    switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2')
 
    #switch0.cmd('tcpdump -i s0-eth0 -U -w aaa &')
    #h0.cmd('tcpdump -i h0-eth0 -U -w aaa &')
    info( "*** Running test\n" )
    h0.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h1.IP() )
    h0.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h2.IP() )
    h0.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h3.IP() )
    h1.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h2.IP() )
    h1.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h3.IP() )
    h2.cmdPrint( 'ping -c 3 ' + h3.IP() )
 
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl show dp0' )    
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl dump-tables  dp0' )
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl dump-ports   dp0' )
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl dump-flows  dp0' )
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl dump-aggregate  dp0' )
    #print switch0.cmd( 'ovs-ofctl queue-stats dp0' )
 
    info( "*** Stopping network\n" )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp0' )
    switch0.deleteIntfs()
    info( '\n' )
 
if __name__ == '__main__':
    setLogLevel( 'info' )
    info( '*** Scratch network demo (kernel datapath)\n' )
    Mininet.init()
    myNet()

脚本对应的拓扑如上图所示，h0 和 h2 划分在 VLAN 0 中，h1 和 h3 划分在 VLAN 1 中。执行 ovsVLAN.py，在没有控制器的情况下，在 Mininet 脚本中通过调用 ovs 命令直接向 switch1 交换机下发流表，给入端口号为 1、2 的流分别打上 VLAN 0、1 的标签，并分别设置出端口号为 1、2。之后测试三台主机互相 ping，仅 h0 和 h2 互通，h1 和 h3 互通，其余主机均不通。

四、实验要求

（已在实验步骤中体现）

1. 学习 ovsSingleBr.py 和 ovsMultiBr.py，在下图拓扑中实现一个 VLAN。

   

   上述代码将 h0 和 h2 划分在 VLAN 0 中，h1 和 h3 划分在 VLAN 1 中，由于拓扑没有控制器，并且初始化时删除了交换机中的所有流表，因此除非下发流表，否则主机之间网络无法连通。请尝试修改代码，利用 ovs 命令直接下发 VLAN 设置的流表项，最终测试 h0 和 h2 互通，h1 和 h3 互通，其余主机均不通。OVS 实现 VLAN 可参考博客：https://www.cnblogs.com/fjlinww/p/11791846.html

2. 在博客园发表一篇博客，记录主要步骤。

五、实验总结

本次实验我首次接触了 Open vSwitch 和 OpenFlow 流表，了解了实验中出现的流表项的含义，并复习了之前学习的构建拓扑的 Python 命令。说实话这次实验做得很不顺利。一开始受到了实验指导书上的一定误导。改完代码以为没问题了，结果 h0 和 h1 都只能 ping 通 h3。后来仔细想想，流表中这个 port 端口到底指的什么？并没有命令去指定它对应的主机，也不能说目测可得吧。于是去搜索。不得不吐槽一句这资料真的好难找，找到的基本都是上一届学长学姐的作业。终于看到一篇说端口分配是按建立连接的顺序，原来是我把 switch0 和 switch1 的连接语句写在中间，导致 switch1 的端口分配与预期不符，修改后正常。不过总感觉每次实验作业都是照着模板修改一部分，最后好像还是没怎么理解啊……这样不太行吧？