SDN功能实现（三）--- 实现自定义action（1）修改OVS源码<随机丢包>
实现功能：设计一个新的action，实现可以自己指定丢包概率
一：定义openflow action
（一）lib / ofp-actions.c：引入添加自己的操作代码，作为OpenFlow的扩展
enum ofp_raw_action_type { /* ... */ /* NX1.3+(47): struct nx_action_decap, ... */ NXAST_RAW_DECAP, /* OF1.0+(29): uint32_t. */ OFPAT_RAW_PROBDROP, /* ... */ }
定义了一个新操作：OFPAT_RAW_PROBDROP。
（二）注释说明
注释非常重要，说明了协议版本，序号，构造openflow消息所需参数
有些函数头是根据协议版本、您选择的代码和操作所需的参数类型自动生成的。 后面的序号是独一无二的，不能在同一协议版本中出现两个一样的序号
（三）补充：自动生成函数
put_OFPAT_action构造openflow消息
put_OFPAT_PROBDROP: 根据 uint32_t构造出openflow消息
二：定义openvswitch action
（一）所有action定义在include/openvswitch/ofp-actions.h中添加
OFPACT(GOTO_TABLE, ofpact_goto_table, ofpact, "goto_table") \ OFPACT(PROBDROP, ofpact_probdrop, ofpact, "probdrop")
/* ..., after "struct ofpact_decap { ... }" */ /* OFPACT_PROBDROP. * * Used for OFPAT_PROBDROP */ struct ofpact_probdrop { OFPACT_PADDED_MEMBERS( struct ofpact ofpact; uint32_t prob; /* Uint probability, "covers" 0->1 range. */ ); uint8_t data[]; };
（二）补充自动生成函数
ofpact_put_PROBDROP: 将ofpbuf转化为struct ofpact_probdrop: openflow消息转化openvswitch action
ofpact_get_PROBDROP: 从ofpact获取为struct ofpact_probdrop: 获取openvswitch action
三：在内核级定义action
（一）在datapath/linux/compat/include/linux/openvswitch.h:中添加：
enum ovs_action_attr { /* ... */ /* * after #ifndef __KERNEL__ ... #endif. * the equals is thus ABSOLUTELY NECESSARY */ OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP = 23, /* unit32_t, prob in [0,2^32 -1] */ __OVS_ACTION_ATTR_MAX, /* Nothing past this will be accepted * from userspace. */ /* ... */ }
（二）注意：指定显示值
OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP = 23 如果我们不为该枚举条目指定显式值，则内核和用户区部分 ovs-vswitchd将对新操作使用不同的代码（这里不加会出错）
四：openflow action与openvswitch action转化
（一）ofpact_decode---->decode_OFPAT_RAW_PROBDROP: 解openflow消息生成openvswitch action
（二）ofpact_encode---->encode_PROBDROP: 从ofpact_type构造openflow消息
（三）ofpact_parse---->parse_PROBDROP: 从字符串解析构造openvswitch action
（四）ofpact_format---->format_PROBDROP: 将openvswitch action转化为string
（五）ofpact_format---->check_PROBDROP:校验openvswitch action
（六）在lib/ofp-actions.c中修改代码:定义新的动作，编码，解码，形式化和校验
/* 在 check_PROBDROP 函数后面添加*/ /* Okay, the new stuff! */ /* Encoding the action packet to put on the wire. */ static void encode_PROBDROP(const struct ofpact_probdrop *prob, enum ofp_version ofp_version OVS_UNUSED, struct ofpbuf *out) { uint32_t p = prob->prob; put_OFPAT_PROBDROP(out, p); } /* Reversing the process. */ static enum ofperr decode_OFPAT_RAW_PROBDROP(uint32_t prob, enum ofp_version ofp_version OVS_UNUSED, struct ofpbuf *out) { struct ofpact_probdrop *op; op = ofpact_put_PROBDROP(out); op->prob = prob; return 0; } /* Helper for below. */ static char * OVS_WARN_UNUSED_RESULT parse_prob(char *arg, struct ofpbuf *ofpacts) { struct ofpact_probdrop *probdrop; uint32_t prob; char *error; error = str_to_u32(arg, &prob); if (error) return error; probdrop = ofpact_put_PROBDROP(ofpacts); probdrop->prob = prob; return NULL; } /* Go from string-formatted args into an action struct. e.g. ovs-ofctl add-flow ... actions=probdrop:3000000000,output:"s2-eth0" */ static char * OVS_WARN_UNUSED_RESULT parse_PROBDROP(char *arg, const struct ofpact_parse_params *pp) { return parse_prob(arg, pp->ofpacts); } /* Used when printing info to console. */ static void format_PROBDROP(const struct ofpact_probdrop *a, const struct ofpact_format_params *fp) { /* Feel free to use e.g. colors.param, colors.end around parameter names */ ds_put_format(fp->s, "probdrop:%"PRIu32, a->prob); } /* ... */ static enum ofperr check_PROBDROP(const struct ofpact_probdrop *a OVS_UNUSED, const struct ofpact_check_params *cp OVS_UNUSED) { /* My method needs no checking. Probably. */ return 0; }
五：定义action实现函数
（一）在内核模块中实现action函数，并调用执行，datapath/actions.c:
/* Ask for a random number. "p" is the amount we should let through, here true means drop, false means let it pass on */ static bool prob_drop(uint32_t prob) { /* since we can't use rand() in the kernel */ return prandom_u32() > prob; } static int do_execute_actions(/* ... */) { /* ... */ switch (nla_type(a)) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: /* No need to free, taken care of for us This function just reads the attribute to know if we should drop. */ if(prob_drop(nla_get_u32(a))) { while (rem) { a = nla_next(a, &rem); } } break; } /* ... */ }
prob_drop函数用于判断是否应该丢弃该数据包，返回true则丢弃，false则正常传递该数据包。其中prandom_u32返回一个32为随机数0-4,294,967,296
我们实验中传递的参数是uint32_t prob，值为1,000,000,000。则由prandom_u32() > prob可知，有1/4概率不丢包。
（二）在用户态空间实现action操作（可以不实现用户态，在odp_execute_actions中进行OVS_NOT_REACHED操作）
要在用户空间数据路径中执行操作，则应添加/修改这些文件。
lib/packets.h：
/* ... */ bool prob_drop(uint32_t prob); #endif /* packets.h */
lib/packets.c:
/* Ask for a random number. "p" is the amount we should let through, here true means drop, false means let it pass on */ bool prob_drop(uint32_t prob) { unsigned int roll_i; random_bytes(&roll_i, sizeof(roll_i)); return roll_i > prob; }
lib/dpif-netdev.c:
static void dp_execute_cb( /* ... */ ) { /* ... */ switch ((enum ovs_action_attr)type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: OVS_NOT_REACHED(); } }
lib/dpif.c:
static void dpif_execute_helper_cb( /* ... */ ) { /* ... */ switch ((enum ovs_action_attr)type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: OVS_NOT_REACHED(); } }
ofproto/ofproto-dpif-ipfix.c:
void dpif_ipfix_read_actions( /* ... */ ) { /* ... */ switch (type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: /* Again, ignore for now. Not needed. */ break; } }
ofproto/ofproto-dpif-sflow.c:
void dpif_sflow_read_actions( /* ... */ ) { switch (type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: /* Ignore sFlow for now, unless needed. */ break; } }
lib/odp-execute.c:用户态调用，执行action
static bool requires_datapath_assistance(const struct nlattr *a) { enum ovs_action_attr type = nl_attr_type(a); switch (type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: return false; /* ... */ } }
void odp_execute_actions( /* ... */ ) { /* ... */ switch ((enum ovs_action_attr)type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: { size_t i; const size_t num = dp_packet_batch_size(batch); DP_PACKET_BATCH_REFILL_FOR_EACH (i, num, packet, batch) { if (!prob_drop(nl_attr_get_u32(a))) { dp_packet_batch_refill(batch, packet, i); } else { dp_packet_delete(packet); } } break; } } }
六：action处理
为了帮助ovs-vswitchd处理新动作，我们需要修改大量的switch语句，以便它知道该动作具有什么特征，如何正确地对其进行迭代以及如何验证所包含的任何参数。
其中的一部分包括对其进行分类，以便ovs知道动作如何与所使用的动作集进行交互WRITE_ACTIONS。
lib/ofp-actions.c:
struct ofpact * ofpact_next_flattened(const struct ofpact *ofpact) { switch (ofpact->type) { /* ... */ case OFPACT_PROBDROP: return ofpact_next(ofpact); } /* ... */ } /* ... */ enum ovs_instruction_type ovs_instruction_type_from_ofpact_type(enum ofpact_type type) { switch (type) { /* ... */ case OFPACT_PROBDROP: default: return OVSINST_OFPIT11_APPLY_ACTIONS; /* ... */ } } /* ... */ static bool ofpact_outputs_to_port(const struct ofpact *ofpact, ofp_port_t port) { switch (ofpact->type) { /* ... */ case OFPACT_PROBDROP: default: return false; } }
lib/ofp-actions.c:
static enum action_set_class action_set_classify(const struct ofpact a*) { switch (a->type) { /* ... */ /* NEVER */ /* ... */ case OFPACT_PROBDROP: return ACTION_SLOT_INVALID; /* ... */ } }
lib/odp-util.c:定义动作的字节长度
static void format_odp_action( /* ... */ ) { /* ... */ switch (type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: ds_put_format(ds, "pdrop(%"PRIu32")", nl_attr_get_u32(a)); break; /* ... */ } } static int odp_action_len(uint16_t type) { /* ... */ switch ((enum ovs_action_attr) type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: return sizeof(uint32_t); } }
七：处理内核数据路径和用户级守护程序之间的通信
在某些情况下，守护程序和内核模块通过Netlink套接字相互通信。
守护程序在到达时将流操作向下发送到内核（用于数据包处理），并在到达时轮询来自内核的任何上行调用。
通常，当到达的数据包与任何已知条目都不匹配时（即必须将该数据包发送到控制器，或者需要具体实例化通配符规则），就会发生这种情况。
ofproto/ofproto-dpif-xlate.c:
/* Put this with the other "compose" functions. */ static void compose_probdrop_action(struct xlate_ctx *ctx, struct ofpact_probdrop *op) { uint32_t prob = op->prob; nl_msg_put_u32(ctx->odp_actions, OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP, prob); } /* ... */ static void do_xlate_actions( /* ... */ ) { switch (a->type) { /* ... */ case OFPACT_PROBDROP: compose_probdrop_action(ctx, ofpact_get_PROBDROP(a)); break; } } /* ... */ /* No action can undo the packet drop: reflect this. */ static bool reversible_actions(const struct ofpact *ofpacts, size_t ofpacts_len) { const struct ofpact *a; OFPACT_FOR_EACH (a, ofpacts, ofpacts_len) { switch (a->type) { /*... */ case OFPACT_PROBDROP: return false; } } return true; } /* ... */ /* PROBDROP likely doesn't require explicit thawing. */ static void freeze_unroll_actions( /* ... */ ) { /* ... */ switch (a->type) { case OFPACT_PROBDROP: /* These may not generate PACKET INs. */ break; } } /* ... */ /* Naturally, don't need to recirculate since we don't change packets. */ static void recirc_for_mpls(const struct ofpact *a, struct xlate_ctx *ctx) { /* ... */ switch (a->type) { case OFPACT_PROBDROP: default: break; } }
转换的最重要部分是do_xlate_actions和 compose_probdrop_action，它们在一个动作集上进行迭代并probdrop分别传输一个动作。
沿套接字nl_msg_put_u32写入操 作类型（OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP）和参数值，以供数据路径模块读取。
datapath/flow_netlink.c:内核部分，是对参数长度和值的最后检查
static int __ovs_nla_copy_actions( /*...*/ ) { /* ... */ static const u32 action_lens[OVS_ACTION_ATTR_MAX + 1] = { /* ... */ [OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP] = sizeof(u32), }; /* ... */ /* Be careful here, your compiler may not catch this one * even with -Werror */ switch (type) { /* ... */ case OVS_ACTION_ATTR_PROBDROP: /* Finalest sanity checks in the kernel. */ break; /* ... */ } /* ... */ }
八：使用mininet进行测试
sh ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=probdrop:1000000000,2
注意：不要在Ubuntu18下进行调试
补充：日志信息输出
1.在内核模式代码中，我们可以如上，使用pr_info等函数，将日志信息输出到dmesg中。（内核态不错）
2.在用户态下，虽然提供了VLOG_XXX函数，但是不太好查找（不太友好）
3.通过自定义日志，使用syslog函数进行日志输出（用户态不错）
https://blog.csdn.net/cpongo3/article/details/93995796
https://blog.csdn.net/jun2016425/article/details/79035566
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