Mininet实验 多个数据中心的拓扑网络实现

实验目的

• 掌握多数据中心网络拓扑的构建
• 掌握多数据中心数据交换过程

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实验原理

主机间发送消息上报给交换机，交换机对收到的报文信息进行分析判断，如果交换机中存在此消息相对应的流表，则交换机直接下发流表，将报文消息转发给目的主机；如果交换机中没有相对应的流表，交换机将此发送消息给控制器，控制器根据消息分析关键字段内容，进行流表下发决策，交换机再将消息发送给目的主机，实现主机间通信的目的。

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实验任务

创建一个虚拟网络，虚网中包括一台floodlight虚拟机和Mininet虚拟机，使用Mininet设计模拟一个多数据中心网络，主要是用Mininet中的OpenFlow交换机和floodlight控制器进行测试，帮助在真实数据中心和仿真测试床数据中心提供有用的信息评估不同数据中心的网络应用性能。

一个简单的基于两个数据中心的网络拓扑，如下图所示：

图中c1和c2为核心交换机，a1-a4为聚合交换机，e1-e4为边缘交换机，h1-h8为主机。本实验主要测试及验证交换机下挂主机间的连通性以及主机间通信收发数据包的速度。Mininet中自带的iperf性能测试工具可以测试不同主机间通信的性能带宽质量，在此例中，主要是对相同边缘交换机下的主机间、相同聚合交换机下不同边缘交换机间、相同核心交换机不同聚合交换机下的主机间进行测试。

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实验内容

启动Floodlight

之前已经安装过floodlight，是通过java来启动。

java -jar targer/floodlight.jar

然后终端会出现一大堆的信息，然后打开浏览器，输入http://localhost:8080/ui/index.html（这里我在本地，依然localhost使用127.0.0.1） 得到下图：

创建数据中心

在mininet目录中，创建一个fattree.py的测试脚本，

关于fattree（胖树拓扑结构）

该拓扑网络分为三个层次：如之前的图，自下而上分别为边缘层（edge），汇聚层（aggregate）以及核心层（core），其中汇聚层交换机与边缘层交换机构成一个pod（一种数据结构）。该实验的fattree拓扑为一个二叉胖树。

mininet脚本

#!/usr/bin/python
# 创建网络拓扑
"""Custom topology example
Adding the 'topos' dict with a key/value pair to generate our newly defined
topology enables one to pass in '--topo=mytopo' from the command line.
"""

from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import RemoteController, CPULimitedHost
from mininet.link import TCLink
from mininet.util import dumpNodeConnections


class MyTopo(Topo):
    "Simple topology example."

    def __init__(self):
        "Create custom topo."

        # Initialize topology
        Topo.__init__(self)
        L1 = 2
        L2 = L1 * 2
        L3 = L2
        c = []
        a = []
        e = []

        # add core ovs  
        for i in range(L1):
            sw = self.addSwitch('c{}'.format(i + 1))
            c.append(sw)

        # add aggregation ovs
        for i in range(L2):
            sw = self.addSwitch('a{}'.format(L1 + i + 1))
            a.append(sw)

        # add edge ovs
        for i in range(L3):
            sw = self.addSwitch('e{}'.format(L1 + L2 + i + 1))
            e.append(sw)

        # add links between core and aggregation ovs
        for i in range(L1):
            sw1 = c[i]
            for sw2 in a[i // 2::L1 // 2]:
                self.addLink(sw2, sw1)

        # add links between aggregation and edge ovs
        for i in range(0, L2, 2):
            for sw1 in a[i:i + 2]:
                for sw2 in e[i:i + 2]:
                    self.addLink(sw2, sw1)

        # add hosts and its links with edge ovs
        count = 1
        for sw1 in e:
            for i in range(2):
                host = self.addHost('h{}'.format(count))
                self.addLink(sw1, host)
                count += 1

topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}

原sdnlab上的代码有一些问题，首先先调整好原本代码的tab缩进的问题。原sdnlab上的代码运行完会报错：

对于该问题，是由于使用python进行矩阵操作，分片操作时候，内部含有除法，产生错误。例如：

for sw2 in a[i / 2::L1 / 2]:

利用/自动产生的类型是浮点型，会出现上述的错误，将/改成//就可以解决问题。

for sw2 in a[i // 2::L1 // 2]:

修改完脚本问题之后用命令：

sudo mn --custom ~/fattree.py --topo mytopo --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633

请根据实际情况将ip为floodlight所在服务器的ip，添加protocols参数指定OpenFlow协议版本。 mn为mininet启动命令。

• --mac指定虚拟主机的mac地址顺序编号，若不带此参数则随机编号
• --controller指定of交换机的控制器
• --switch指定虚拟交换机的类型，ovsk表示虚拟交换机为ovs Kernel mode
• --custom指定自定义拓扑文件
• --topo指定加载拓扑的名字

连通性以及通信带宽测试

1.测试同一交换机内部主机间的宽带

2.测试相同汇聚交换机下不同边缘交换机的主机间测试

3.测试相同核心交换机下不同汇聚交换机下的主机间测试

4.测试所有主机的连通性验证和宽带测试

添加下列代码进脚本 

#在开头补充
from mininet.log import setLogLevel
#测试连通性代码部分
def simpleTest():
    "Create and test a simple network"
    topo = MyTopo()
    net = Mininet( topo, controller=None, host=CPULimitedHost, link=TCLink )
    net.addController( 'c0', controller=RemoteController, ip='127.0.0.1', port=6633 )
    net.start()
    print ("Dumping host connections")
    dumpNodeConnections(net.hosts )
    print ("Testing network connectivity")
    net.pingAll()
    print ("Testing bandwidth between h1 with h2, h3, h5")
    h1, h2 = net.get( 'h1', 'h2' )
    net.iperf( ( h1, h2 ) )
    h1, h3 = net.get( 'h1', 'h3' )
    net.iperf( ( h1, h3 ) )
    h1, h5 = net.get( 'h1', 'h5' )
    net.iperf( ( h1, h5 ) )
    net.stop()
 
if __name__ == '__main__':
    # Tellmininet to print useful information
    setLogLevel( 'info' )
    simpleTest()

在floodlight web页面中查看网络拓扑信息