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
    （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。

 flowstat.py的代码如下

复制代码
  1 # standard includes
  2 from pox.core import core
  3 from pox.lib.util import dpidToStr
  4 import pox.openflow.libopenflow_01 as of
  5 from pox.lib.addresses import IPAddr, EthAddr
  6  
  7 # include as part of the betta branch
  8 from pox.openflow.of_json import *
  9 from pox.lib.recoco import Timer
 10 import time
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 12 log = core.getLogger()
 13  
 14 src_dpid = 0
 15 dst_dpid = 0
 16 input_pkts = 0
 17 output_pkts = 0
 18  
 19 def getTheTime():  #fuction to create a timestamp
 20   flock = time.localtime()
 21   then = "[%s-%s-%s" %(str(flock.tm_year),str(flock.tm_mon),str(flock.tm_mday))
 22   
 23   if int(flock.tm_hour)<10:
 24     hrs = "0%s" % (str(flock.tm_hour))
 25   else:
 26     hrs = str(flock.tm_hour)
 27   if int(flock.tm_min)<10:
 28     mins = "0%s" % (str(flock.tm_min))
 29   else:
 30     mins = str(flock.tm_min)
 31   if int(flock.tm_sec)<10:
 32     secs = "0%s" % (str(flock.tm_sec))
 33   else:
 34     secs = str(flock.tm_sec)
 35   then +="]%s.%s.%s" % (hrs,mins,secs)
 36   return then
 37  
 38 # handler for timer function that sends the requests to all the
 39 # switches connected to the controller.
 40 def _timer_func ():
 41   for connection in core.openflow._connections.values():
 42     connection.send(of.ofp_stats_request(body=of.ofp_flow_stats_request()))
 43     connection.send(of.ofp_stats_request(body=of.ofp_port_stats_request()))
 44   log.debug("Sent %i flow/port stats request(s)", len(core.openflow._connections))
 45  
 46 # handler to display flow statistics received in JSON format
 47 # structure of event.stats is defined by ofp_flow_stats()
 48 def _handle_flowstats_received (event):
 49    #stats = flow_stats_to_list(event.stats)
 50    #log.debug("FlowStatsReceived from %s: %s", dpidToStr(event.connection.dpid), stats)
 51    global src_dpid, dst_dpid, input_pkts, output_pkts
 52    #print "src_dpid=", dpidToStr(src_dpid), "dst_dpid=", dpidToStr(dst_dpid)
 53    for f in event.stats:
 54      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:
 55        #print "input: ", f.byte_count, f.packet_count
 56        input_pkts = f.packet_count
 57      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:
 58        #print "output: ", f.byte_count, f.packet_count  
 59        output_pkts = f.packet_count
 60        if input_pkts !=0:
 61          print getTheTime(), "Path Loss Rate =", (input_pkts-output_pkts)*1.0/input_pkts*100, "%"
 62  
 63 # handler to display port statistics received in JSON format
 64 def _handle_portstats_received (event):
 65    #print "\n<<<STATS-REPLY: Return PORT stats for Switch", event.connection.dpid,"at ",getTheTime()
 66    #for f in event.stats:
 67       #if int(f.port_no)<65534:
 68         #print "   PortNo:", f.port_no, " Fwd's Pkts:", f.tx_packets, " Fwd's Bytes:", f.tx_bytes, " Rc'd Pkts:", f.rx_packets, " Rc's Bytes:", f.rx_bytes
 69         #print "   PortNo:", f.port_no,  " TxDrop:", f.tx_dropped, " RxDrop:", f.rx_dropped, " TxErr:", f.tx_errors, " RxErr:", f.rx_errors, " CRC:", f.rx_crc_err, " Coll:", f.collisions
 70   stats = flow_stats_to_list(event.stats)
 71   log.debug("PortStatsReceived from %s: %s", dpidToStr(event.connection.dpid), stats)
 72  
 73 def _handle_ConnectionUp (event):
 74   global src_dpid, dst_dpid
 75   print "ConnectionUp: ", dpidToStr(event.connection.dpid)
 76   for m in event.connection.features.ports:
 77     if m.name == "s0-eth0":
 78       src_dpid = event.connection.dpid
 79     elif m.name == "s1-eth0":
 80       dst_dpid = event.connection.dpid
 81  
 82   msg = of.ofp_flow_mod()
 83   msg.priority =1
 84   msg.idle_timeout = 0
 85   msg.match.in_port =1
 86   msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = of.OFPP_ALL))
 87   event.connection.send(msg)
 88  
 89   msg = of.ofp_flow_mod()
 90   msg.priority =1
 91   msg.idle_timeout = 0
 92   msg.match.in_port =2
 93   msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = of.OFPP_ALL))
 94   event.connection.send(msg)
 95  
 96   msg = of.ofp_flow_mod()
 97   msg.priority =10
 98   msg.idle_timeout = 0
 99   msg.hard_timeout = 0
100   msg.match.dl_type = 0x0800
101   msg.match.nw_tos = 0x64
102   msg.match.in_port=1
103   msg.match.nw_dst = "192.168.123.2"
104   msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = 2))
105   event.connection.send(msg)
106  
107   msg = of.ofp_flow_mod()
108   msg.priority =10
109   msg.idle_timeout = 0
110   msg.hard_timeout = 0
111   msg.match.dl_type = 0x0800
112   msg.match.nw_tos = 0x64
113   msg.match.nw_dst = "192.168.123.1"
114   msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = 1))
115   event.connection.send(msg)
116     
117 # main functiont to launch the module
118 def launch ():
119   # attach handsers to listners
120   core.openflow.addListenerByName("FlowStatsReceived",
121     _handle_flowstats_received)
122   core.openflow.addListenerByName("PortStatsReceived",
123     _handle_portstats_received)
124   core.openflow.addListenerByName("ConnectionUp", _handle_ConnectionUp)
125  
126   # timer set to execute every five seconds
127   Timer(1, _timer_func, recurring=True)
复制代码

 

 （2）编辑 Mininet 脚本 mymininet3.py

    新建一个终端
    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。

    设置 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 0

 

    代码如下

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#!/usr/bin/python
  
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import Node
from mininet.link import TCLink
from mininet.log import  setLogLevel, info
from threading import Timer
from mininet.util import quietRun
from time import sleep
  
def myNet(cname='controller', cargs='-v ptcp:'):
    "Create network from scratch using Open vSwitch."
    info( "*** Creating nodes\n" )
    controller = Node( 'c0', inNamespace=False )
    switch = Node( 's0', inNamespace=False )
    switch1 = Node( 's1', inNamespace=False )
    h0 = Node( 'h0' )
    h1 = Node( 'h1' )
     
    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)
    #print link0.intf1, link0.intf2
    link0.intf2.setMAC("0:0:0:0:0:1")
    link1.intf1.setMAC("0:0:0:0:0:2")
    link1.intf2.setMAC("0:1:0:0:0:1")
    link2.intf2.setMAC("0:1:0:0:0:2")
  
    info( "*** Configuring hosts\n" )
    h0.setIP( '192.168.123.1/24' )
    h1.setIP( '192.168.123.2/24' )
       
    info( "*** Starting network using Open vSwitch\n" )
    switch.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp0' )
    switch.cmd( 'ovs-vsctl add-br dp0' )
    switch1.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp1' )
    switch1.cmd( 'ovs-vsctl add-br dp1' )
  
    controller.cmd( cname + ' ' + cargs + '&' )   
    for intf in switch.intfs.values():
        print intf
        print switch.cmd( 'ovs-vsctl add-port dp0 %s' % intf )
    for intf in switch1.intfs.values():
        print intf
        print switch1.cmd( 'ovs-vsctl add-port dp1 %s' % intf )
   
    # Note: controller and switch are in root namespace, and we
    # can connect via loopback interface
    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' )
   
    info( '*** Waiting for switch to connect to controller' )
    while 'is_connected' not in quietRun( 'ovs-vsctl show' ):
        sleep( 1 )
        info( '.' )
    info( '\n' )
  
    #info( "*** Running test\n" )
    h0.cmdPrint( 'ping -Q 0x64 -c 20 ' + h1.IP() )
     
    sleep( 1 )
    info( "*** Stopping network\n" )
    controller.cmd( 'kill %' + cname )
    switch.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp0' )
    switch.deleteIntfs()
    switch1.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp1' )
    switch1.deleteIntfs()
    info( '\n' )
  
if __name__ == '__main__':
    setLogLevel( 'info' )
    info( '*** Scratch network demo (kernel datapath)\n' )
    Mininet.init()
    myNet()

　　

    再执行命令运行 Mininet 脚本 mymininet.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 侧的实时状态更新如下图。可知平均丢包率为 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。即：

 

 

 

 

 

              重新运行 Mininet 脚本 mymininet3.py，20 秒时间的 ping 过程中有 icmp_seq 为4/12/14 共 3 次 ping 不通，所以丢包率计算为 15%。

　　　　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、实验经验

1 复制粘贴有可能格式出错 好好讲检查

2 记得sudo mn -c

posted @ 2020-09-23 15:59  锦绣19  阅读(185)  评论(0)    收藏  举报