SDN 网络系统之 Mininet |

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2024年10月25日08:22:06

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SDN 与 Mininet 概述

SDN 全名为（Software Defined Network）即软件定义网络，是现互联网中一种新型的网络创新架构,其核心技术 OpenFlow 通过网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现网络流量的灵活控制,为网络及应用提供了良好的平台。而 Mininet 是一个轻量级软件定义网络和测试平台；它采用轻量级的虚拟化技术使一个单一的系统看起来像一个完整的网络运行想过的内核系统和用户代码，也可简单理解为 SDN 网络系统中的一种基于进程虚拟化平台，它支持 OpenFlow、OpenvSwith 等各种协议，Mininet 也可以模拟一个完整的网络主机、链接和交换机在同一台计算机上且有助于互动开发、测试和演示，尤其是那些使用 OpenFlow 和 SDN 技术；同时也可将此进程虚拟化的平台下代码迁移到真实的环境中。

Mininet 实现的特性

支持 OpenFlow、OpenvSwitch 等软定义网路部件
支持系统级的还原测试，支持复杂拓扑，自定义拓扑等
提供 Python API, 方便多人协作开发
很好的硬件移植性与高扩展性
支持数千台主机的网络结构

Miniet 实现与工作流程

Mininet 的安装方式比较简单通过 Git 源码和自带的安装脚本方式即可安装在 Linux 系统中，这里我采用了默认安装所有 Mininet 相关的相关套件，如：OpenFlow、POX 等工具会默认保存在当前用户的家目录。
# git clone git://github.com/mininet/mininet # cd mininet/util/ # ./install.sh -a # ls mininet of-dissector oflops oftest openflow pox

创建网络

图 1.简单网络示例图

由于 Mininet 支持自定义网络，这里先引用一个简单网络示例如图 1，在 Mininet 网络系统中直接输入 mn 命令，可以在此系统中创建单层的拓扑网络，从中默认创建了两台 host 和一个交换机，并且激活了控制器和交换机。同时也可以通过命令 net 查看到链路情况，先简单列出了示例，如在 Mininet 系统中启用 Web 服务器与客户端。
# mn *** Creating network *** Adding controller *** Adding hosts: h1 h2 *** Adding switches: s1 *** Adding links: (h1, s1) (h2, s1) *** Configuring hosts h1 h2 *** Starting controller *** Starting 1 switches s1 *** Starting CLI: mininet>

启用与关闭 Web 服务

在 Mininet 环境中可方便建立一个 Web 服务器，从下面示例中可以看到从 host1 建立了一个 Web 服务器，并从另外一台 Host 主机想 Web 服务器获取 HTTP 请求。
mininet> h1 python -m SimpleHTTPServer 80 & #在主机 h1 开启 Web 服务 mininet> h2 wget -O - h1 #主机 h2 上下载 h1 web 站点内容 --2013-11-04 00:05:40-- http://10.0.0.1/ Connecting to 10.0.0.1:80... connected. HTTP request sent, awaiting response... 200 OK ………… Length: 760 [text/html Directory listing for /

.bash_history

.wireshark/

install-mininet-vm.sh

mininet/

of-dissector/

oflops/

oftest/

openflow/

pox/

0K 100% 1.65M=0s
2013-11-04 00:05:40 (1.65 MB/s) - written to stdout [760/760]

mininet> h1 kill %python # 杀掉 web 进程
10.0.0.2 - - [04/Nov/2013 00:05:40] "GET / HTTP/1.1" 200 -
bash: line 23: kill: python: ambiguous job spec
Ping 测试

在 Mininet 系统上，实现两主机互连测试。
mininet> h1 ping -c4 h2 PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=1 ttl=64 time=1.55 ms 64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=2 ttl=64 time=0.094 ms 64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=3 ttl=64 time=0.075 ms 64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=4 ttl=64 time=0.071 ms

--- 10.0.0.2 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3006ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.071/0.448/1.553/0.638 ms
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mininet> nodes available nodes are: c0 h1 h2 s1 mininet> net h1 h1-eth0:s1-eth1 h2 h2-eth0:s1-eth2 s1 lo: s1-eth1:h1-eth0 s1-eth2:h2-eth0 c0

自定义拓扑

Mininet 支持自定义拓扑结构，在 mininet/custom 目录下给出了一个实例，如在 topo-2sw-2host.py 文件中定义了一个 mytopo，则可以通过--topo 选项来指定使用这一拓扑:
图 2. 自定拓扑示例

由于 Mininet 也支持参数化拓扑，通过 Python 代码也可以创建一个灵活的拓扑结构,也可根据自定义传递进去的参数进行配置，并且可重用到多个环境中，下面简短列出其代码的大致结构及含义。



#!/usr/bin/python

from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet
from mininet.util import dumpNodeConnections
from mininet.log import setLogLevel

class SingleSwitchTopo(Topo):
def __init__(self, n=2, **opts):
Topo.__init__(self, **opts)
switch = self.addSwitch('s1') #添加一个交换机在拓扑中
for h in range(n):
host = self.addHost('h%s' % (h + 1)) #添加主机到拓扑中
self.addLink(host, switch) #添加双向连接拓扑

def simpleTest():
topo = SingleSwitchTopo(n=4)
net = Mininet(topo) #主要类来创建和管理网络
net.start() #启动您的拓扑网络
print "Dumping host connections"
dumpNodeConnections(net.hosts) #转存文件连接
print "Testing network connectivity"
net.pingAll() #所有节点彼此测试互连
net.stop() #停止您的网络

if __name__ == '__main__':
setLogLevel('info') # 设置 Mininet 默认输出级别，设置 info 它将提供一些有用的信息
simpleTest()

验证参数化拓扑结构

# python test-single.py *** Creating network *** Adding controller *** Adding hosts: h1 h2 h3 h4 *** Adding switches: s1 *** Adding links: (h1, s1) (h2, s1) (h3, s1) (h4, s1) *** Configuring hosts h1 h2 h3 h4 *** Starting controller *** Starting 1 switches s1 Dumping host connections h1 h1-eth0:s1-eth1 h2 h2-eth0:s1-eth2 h3 h3-eth0:s1-eth3 h4 h4-eth0:s1-eth4 Testing network connectivity *** Ping: testing ping reachability h1 -> h2 h3 h4 h2 -> h1 h3 h4 h3 -> h1 h2 h4 h4 -> h1 h2 h3 *** Results: 0% dropped (12/12 received)

名字空间 namespace

通常情况下，主机界面有用独立的名字空间 namespace，而控制节点跟交换节点都在根名字空间（root namespace）中。如果想要让所有节点拥有各自的名字空间，需要添加 --innamespace 参数，即执行：mn --innamespace
# mn --innamespace --switch user *** Creating network *** Adding controller *** Adding hosts: h1 h2 *** Adding switches: s1 *** Adding links: (h1, s1) (h2, s1) c0 s1 *** Testing control network s1 -> c0 c0 -> s1 *** Results: 0% dropped (2/2 received)