• 实验 3:Mininet 实验——测量路径的损耗率


    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
    数保存在 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

    SDNLAB 实验参考资料:https://www.sdnlab.com/15100.html
    (1)新建并编辑 pox 脚本 flowstat.py:

    $ nano 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 
    

    执行flowstat.py的命令窗口千万不可关闭,打开一个新的窗口执行(2)

    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。
    def _handle_flowstats_received (event):
     #stats = flow_stats_to_list(event.stats)
     #log.debug("FlowStatsReceived from %s: %s", dpidToStr(event.connection.dpid), stats)
     global src_dpid, dst_dpid, input_pkts, output_pkts
     #print "src_dpid=", dpidToStr(src_dpid), "dst_dpid=", dpidToStr(dst_dpid)
     for f in event.stats:
     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:
     #print "input: ", f.byte_count, f.packet_count
     input_pkts = f.packet_count
     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:
     #print "output: ", f.byte_count, f.packet_count
     output_pkts = f.packet_count
     if input_pkts !=0:
     print getTheTime(), "Path Loss Rate =", (input_pkts-output_pkts)*1.0/input_pkts*100, "%"
    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' )
    

    (2)编辑 Mininet 脚本 mininet3.py

    $ nano mininet3.py
    

    参照拓扑图,新建并编辑 Mininet 脚本 mininet3.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

    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' )
    

    设置 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 0

    info( "*** Creating links
    " )
     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)
    

    再执行命令运行 Mininet 脚本 mininet3.py

    $ sudo python mininet3.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
    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。

    info( "*** Creating links
    " )
     linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)
     linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=10)
     link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0)
     link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1)
     link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0)
    

    重新运行 Mininet 脚本 mininet3.py,20 秒时间的 ping 过程中有 icmp_seq 为
    9/10 共 2 次 ping 不通,所以丢包率计算为 10%。

    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、实验心得

    • 实验中遇到的问题:
      - 没有权限创建flowstat.py文件
      - 修改文件后报错
      - 一直无法运行mininet3.py文件

    • 解决方法:
      $ su
      - 输入密码,进入拥有更高权限的命令root,再创建文件
      - 重启虚拟机再运行就能执行该文件了
      - 控制器要一直开启才行

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