Ryu

在Mininet环境下实现Ryu为控制器控制ARP报文的实验中学习了Ryu相关的知识,记录如下

官方文档:http://ryu.readthedocs.io/en/latest/getting_started.html

李呈:https://www.sdnlab.com/1785.html

另一篇非常详细的博客:https://www.cnblogs.com/zxqstrong/p/4789105.html

安装

  • pip安装
  • 源码安装(更推荐)
git clone git://github.com/osrg/ryu.git
cd ryu
sudo pip install -r tools/pip-requires
sudo python setup.py install

若有更多问题,可参考http://linton.tw/2014/02/15/note-install-ryu-36-sdn-framework/

源码分析

介绍ryu/ryu下的主要目录

  • base

app_manager.py,其作用是RYU应用的管理中心,用于加载RYU应用程序,接受从APP发送过来的信息,同时也完成消息的路由。

其主要的函数有app注册、注销、查找、并定义了RyuApp基类,定义了RyuApp的基本属性。包含name, threads, events, event_handlers和observers等成员,以及对应的许多基本函数。如:start(), stop()等

  • controller

controller文件夹中许多非常重要的文件,如events.py, ofp_handler.py, controller.py等。

其中controller.py中定义了OpenFlowController基类。用于定义OpenFlow的控制器,用于处理交换机和控制器的连接等事件,同时还可以产生事件和路由事件。其事件系统的定义,可以查看events.py和ofp_events.py。

在ofp_handler.py中定义了基本的handler,完成了基本的如:握手,错误信息处理和keep alive 等功能。更多的如packet_in_handler应该在app中定义。

在dpset.py文件中,定义了交换机端的一些消息,如端口状态信息等,用于描述和操作交换机。如添加端口,删除端口等操作。

  • lib

lib中定义了我们需要使用到的基本的数据结构,如dpid, mac和ip等数据结构。在lib/packet目录下,还定义了许多网络协议,如ICMP, DHCP, MPLS和IGMP等协议内容。而每一个数据包的类中都有parser和serialize两个函数。用于解析和序列化数据包。

lib目录下,还有ovs, netconf目录,对应的目录下有一些定义好的数据类型,不再赘述。

  • ofproto

基本分为两类文件,一类是协议的数据结构定义,另一类是协议解析,也即数据包处理函数文件。

如ofproto_v1_0.py是1.0版本的OpenFlow协议数据结构的定义,而ofproto_v1_0_parser.py则定义了1.0版本的协议编码和解码。具体内容不赘述,实现功能与协议相同。

  • topology

包含了switches.py等文件,基本定义了一套交换机的数据结构。event.py定义了交换上的事件。dumper.py定义了获取网络拓扑的内容。最后api.py向上提供了一套调用topology目录中定义函数的接口。

  • cmd

ryu的命令系统

  • services

完成了BGP和vrrp的实现

  • tests

单元测试

二次交换机样例

# 导入ryu的应用管理中心
from ryu.base import app_manager # 继承app_manager.RyuApp基类,其中定义了Ryu的App基本的属性,类定义在ryu/ryu/base/app_manager.py
class L2Switch(app_manager.RyuApp):
def __init__(self, *args, **kwargs):
# 调用父类的构造函数
super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs)

样例来自官网。运行

ryu-manager L2Switch.py

继续添加内容

from ryu.base import app_manager

# ofp_event完成了事件的定义,从而我们可以在函数中注册handler,监听事件,并作出回应
from ryu.controller import ofp_event # OF协议的四个状态
# MAIN_DISPATCHER 控制器收到feature-reply,下发配置消息,
# HANDSHAKE_DISPATCHER 发送并等待hello消息
# CONFIG_DISPATCHER 商议协议版本,发送feature-request
# DEAD_DISPATCHER 断开连接
# 在ryu/ryu/controller/handler.py中有详细的注释
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER # 装饰器 set_event_class,RyuApp用来声明一个事件handler
from ryu.controller.handler import set_ev_cls class L2Switch(app_manager.RyuApp):
def __init__(self, *args, **kwargs):
super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs) # 调用修饰器,第一个参数表示事件发生时应该调用的函数,第二个参数告诉交换机只有在握手之后被调用。
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
def packet_in_handler(self, ev):
msg = ev.msg
datapath = msg.datapath
ofp = datapath.ofproto
ofp_parser = datapath.ofproto_parser actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofp.OFPP_FLOOD)]
out = ofp_parser.OFPPacketOut(
datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port,
actions=actions)
datapath.send_msg(out)

分析具体的数据操作:

  • ev.msg:每一个事件类ev中都有msg成员,用于携带触发事件的数据包。
  • msg.datapath:已经格式化的msg其实就是一个packet_in报文,msg.datapath直接可以获得packet_in报文的datapath结构。datapath用于描述一个交换网桥。也是和控制器通信的实体单元。datapath.send_msg()函数用于发送数据到指定datapath。通过datapath.id可获得dpid数据,在后续的教程中会有使用。
  • datapath.ofproto对象是一个OpenFlow协议数据结构的对象,成员包含OpenFlow协议的数据结构,如动作类型OFPP_FLOOD。
  • datapath.ofp_parser则是一个按照OpenFlow解析的数据结构。
  • actions是一个列表,用于存放action list,可在其中添加动作。
  • 通过ofp_parser类,可以构造构造packet_out数据结构。括弧中填写对应字段的赋值即可。

如果datapath.send_msg()函数发送的是一个OpenFlow的数据结构,RYU将把这个数据发送到对应的datapath。

继续修改完成二层交换机如下:

import struct
import logging from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import mac_to_port
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0
from ryu.lib.mac import haddr_to_bin
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet class L2Switch(app_manager.RyuApp): OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]#define the version of OpenFlow def __init__(self, *args, **kwargs):
super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs)
self.mac_to_port = {} def add_flow(self, datapath, in_port, dst, actions):
ofproto = datapath.ofproto match = datapath.ofproto_parser.OFPMatch(
in_port = in_port, dl_dst = haddr_to_bin(dst)) mod = datapath.ofproto_parser.OFPFlowMod(
datapath = datapath, match = match, cookie = 0,
command = ofproto.OFPFC_ADD, idle_timeout = 10,hard_timeout = 30,
priority = ofproto.OFP_DEFAULT_PRIORITY,
flags =ofproto.OFPFF_SEND_FLOW_REM, actions = actions) datapath.send_msg(mod) @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
def packet_in_handler(self, ev):
msg = ev.msg
datapath = msg.datapath
ofproto = datapath.ofproto pkt = packet.Packet(msg.data)
eth = pkt.get_protocol(ethernet.ethernet) dst = eth.dst
src = eth.src dpid = datapath.id #get the dpid
self.mac_to_port.setdefault(dpid, {}) self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst , msg.in_port)
#To learn a mac address to avoid FLOOD next time. self.mac_to_port[dpid][src] = msg.in_port out_port = ofproto.OFPP_FLOOD #Look up the out_port
if dst in self.mac_to_port[dpid]:
out_port = self.mac_to_port[dpid][dst] ofp_parser = datapath.ofproto_parser actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(out_port)] if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
self.add_flow(datapath, msg.in_port, dst, actions) #We always send the packet_out to handle the first packet.
packet_out = ofp_parser.OFPPacketOut(datapath = datapath, buffer_id = msg.buffer_id,
in_port = msg.in_port, actions = actions)
datapath.send_msg(packet_out)
#To show the message of ports' status.
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPortStatus, MAIN_DISPATCHER)
def _port_status_handler(self, ev):
msg = ev.msg
reason = msg.reason
port_no = msg.desc.port_no ofproto = msg.datapath.ofproto if reason == ofproto.OFPPR_ADD:
self.logger.info("port added %s", port_no)
elif reason == ofproto.OFPPR_DELETE:
self.logger.info("port deleted %s", port_no)
elif reason == ofproto.OFPPR_MODIFY:
self.logger.info("port modified %s", port_no)
else:
self.logger.info("Illeagal port state %s %s", port_no, reason)

运行

在mininet环境下搭建网络拓扑:

运行RyuAPP

ryu-manager simple_switch.py

h1 ping h2结果如下

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