實驗 4：Open vSwitch 實驗——Mininet 中使用 OVS 命令

一、實驗目的

• Mininet 安裝之後，會連帶安裝 Open vSwitch，可以直接通過 Python 指令碼呼叫Open vSwitch 命令，從而直接控制 Open vSwitch，通過實驗瞭解呼叫控制的方法。

二、實驗任務

• 在本實驗中，使用 Mininet 基於 Python 的指令碼，呼叫“ovs-vsctl”命令直接控制Open vSwitch。使用預設的交換機泛洪規則，設定更高的優先順序規則進行預先定義 IP 報文的轉發。在多個交換機中通過設定不同 TOS 值的資料包將通過不同的方式到達目的地址，驗證主機間的連通性及到達目的地址的時間。

三、實驗步驟

1. 實驗環境

• 安裝了 Ubuntu 18.04.5 Desktop amd64 的虛擬機器

2. 實驗過程

SDNLAB 實驗參考資料：https://www.sdnlab.com/15083.html

（1）建立 ovsSingleBr.py 指令碼並新增內容，程式碼參考 SDNLAB

• 指令碼對應的拓撲如上圖所示，執行 ovsSingleBr.py，在沒有控制器的情況下，在Mininet 指令碼中通過呼叫 ovs 命令直接向 switch0 交換機下發流表，將入埠號為1/2/3 的資料包泛洪廣播，並對目的地址為 192.168.123.1/2/3 的資料包分別從1/2/3 埠轉發出去。之後測試 h0 ping h1，h0 ping h2，網路連通。

（2）建立 ovsMultiBr.py 指令碼並新增內容，程式碼參考 SDNLAB

• 指令碼對應的拓撲如上圖所示，執行 ovsMultiBr.py，在沒有控制器的情況下，在Mininet 指令碼中通過呼叫 ovs 命令給多個交換機下發流表，通過 h0 ping h1 操作測試驗證主機間的連通性，並通過-Q 引數設定不通的 tos 值檢視主機間的連通性。通過驗證發現，tos 值設定越大，時間使用越少。

（3）學習 ovsSingleBr.py 和 ovsMultiBr.py，在下圖拓撲中實現一個 VLAN。

• 程式碼將 h0 和 h2 劃分在 VLAN 0 中，h1 和 h3 劃分在 VLAN 1 中，由於拓撲沒有控制器，並且初始化時刪除了交換機中的所有流表，因此除非下發流表，否則主機之間網路無法連通。請嘗試修改程式碼，利用 ovs 命令直接下發 VLAN 設定的流表項，最終測試 h0 和 h2 互通，h1 和 h3 互通，其餘主機均不通，結果如下圖。OVS 實現 VLAN 可參考部落格：

  https://www.cnblogs.com/fjlinww/p/11791846.html

• ovs流表如下

sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s0 priority=1,in_port=1,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4096-\>vlan_vid,output:3
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s0 priority=1,in_port=2,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4097-\>vlan_vid,output:3
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s0 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s0 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2

sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s1 priority=1,in_port=1,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4096-\>vlan_vid,output:3
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s1 priority=1,in_port=2,actions=push_vlan:0x8100,set_field:4097-\>vlan_vid,output:3
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s1 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1
sudo ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow s1 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2

• 程式碼如下

from mininet.net import Mininet
from mininet.node import Node
from mininet.link import TCLink
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" )
    linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)
    linkopts1=dict(bw=1, delay='100ms', loss=0)
    TCLink( h0, switch0, **linkopts0)
    TCLink( h1, switch0, **linkopts0)
    TCLink( h2, switch1, **linkopts0)
    TCLink( h3, switch1, **linkopts0)
    TCLink( switch0, switch1, **linkopts1)
 
    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' )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp1' )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl add-br dp1' )
 
    for intf in switch0.intfs.values():
        print intf
        print switch0.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 )
   
    print 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' )
    print 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' )
    print switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1' )
    print switch0.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp0 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2' )

    print 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' )
    print 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' )
    print switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,dl_vlan=0,actions=pop_vlan,output:1' )
    print switch1.cmd(r'ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow dp1 priority=1,dl_vlan=1,actions=pop_vlan,output:2' )

    info( "*** Running test\n" )
    h0.cmdPrint( 'ping -Q 0x10 -c 3 ' + h1.IP() )
    h0.cmdPrint( 'ping -Q 0x20 -c 3 ' + h2.IP() )
    h0.cmdPrint( 'ping -Q 0x30 -c 3 ' + h3.IP() )
    h1.cmdPrint( 'ping -Q 0x40 -c 3 ' + h2.IP() )
    h1.cmdPrint( 'ping -Q 0x50 -c 3 ' + h3.IP() )
    h2.cmdPrint( 'ping -Q 0x60 -c 3 ' + h3.IP() )
 
    info( "*** Stopping network\n" )
    switch0.cmd( 'ovs-vsctl del-br dp0' )
    switch0.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()

• 結果如下：