Mininet学习笔记之基本操作

引言

积跬步以至千里，积怠情以至深渊。

Mininet是一个轻量级软件定义网络研发和测试平台，主要特性包括支持 Openflow、OpenvSwitch 等软定义网络部件；方便多人协同开发；支持系统级的还原测试；支持复杂拓扑、自定义拓扑；提供 Python API很好的硬件移植性（Linux 兼容），结果有更好的说服力；高扩展性，支持超过 4096 台主机的网络结构。
Mininet可以模拟真实网络， 主要是用到了Linux 内核的namespace机制，通俗来说，namespace机制就是可以给模拟网络中的每一个虚拟设备分一个空间，各个虚拟设备之间彼此没有关系（看不到对方，但是可以连接起来）。namespace机制按照datapath的运行权限不通，分为kernel datapath和userspace datapath两种。

作为Mininet入门选手，特此分享心得笔记。不对之处， 还望批评指正！

创建网络

启动Mininet，创建默认的网络拓扑图命令为sudo mn，该默认拓扑图结构如下图所示，拥有一台控制节点(controller)、一台交换机(Switch)、两台主机(host)的网络，可以通过wireshark进行观测。

查看网络基本信息

CLI的交互式操作

# 查看全部节点
mininet> nodes 
# 查看链路信息
mininet> net
# 输出各节点信息
mininet> dump

对节点进行单独操作

如果想要对某个节点的虚拟机单独进行命令操作，也十分简单，命令格式为 node cmd。

例如查看交换机 s1 上的网络信息，我们只需要在执行的 ifconfig 命令前加上 s1 主机标志即可，即 s1 ifconfig，同样，如果我们想用 ping 3 个包的方法来测试 h2 跟 h3 之间连通情况，只需要执行 h2 ping -c 3 h3 即可。

全网络互ping命令是 pingall

常规操作

快捷测试

除了 CLI 的交互方式之外，Mininet 还提供了更方便的自动执行的快捷测试方式，其格式为 sudo mn --test cmd，即可自动启动并执行 cmd 操作，完成后自动退出。
sudo mn --test pingpair，可以直接对主机连通性进行测试，
sudo mn --test iperf，启动后直接进行性能测试。用这种方式很方便直接得到实验结果。

自定义拓扑

Mininet 提供了 Python API，可以用来方便的自定义拓扑结构。

在 mininet/custom 目录下给出了几个例子。例如在文件中定义了一个 mytopo，则可以通过 --topo 选项来指定使用这一拓扑，命令为

sudo mn --custom ~/mininet/custom/topo-2sw-2host.py --topo mytopo --test pingall

使用Xterm

sudo mn -x

或者再进入mn CLI之后，用如下命令启动

xterm s1

链路操作

在 Mininet CLI 中，使用 link 命令，禁用或启用某条链路，格式为

link node1 node2 up/down

指定交换机跟控制器的类型

通过 --switch 选项跟 --controller 选项可以分别指定采用哪种类型的交换机跟控制器。下面，以更换使用pox控制器为例进行介绍：

POX是由NOX演变而来，其底层模块由C++实现，上层应用可以用C++或Python编写，它的核心作用是提供快速开发网络控制软件原型的平台。POX和OpenFlow交换机进行交互，可以用于软件定义网络这个新兴学科的基础研究，比如探索和原型分布、SDN调试、网络虚拟化、控制器设计和编程模型。

1.POX系统配置并启动POX
修改监听端口
POX的监听端口默认是6633，修改监听端口的方式有以下两种：
(1)每次启动POX时指定监听端口，如指定的端口为6636，则在命令行后添加：

openflow.of_01 --port=6636

(2)修改控制器的默认端口方法
修改/pox/openflow/of_01.py文件，如指定的端口为6636，则将文件中所有的port=6633改为port=6636。

配置Web界面端口
POX支持GUI，通过POXDesk等工具实现，本小节介绍如何配置POX的GUI。具体操作如下:
(1)获取POXDesk
进入POX主目录下面的ext目录

cd ./pox/ext
git clone https://github.com/MurphyMc/poxdesk

(2)获取qooxdoo
下载qooxdoo代码压缩包，然后把解压后文件夹名字改成qx

cd poxdesk
wget http://downloads.sourceforge.net/qooxdoo/qooxdoo-2.0.2-sdk.zip
unzip qooxdoo-2.0.2-sdk.zip
mv qooxdoo-2.0.2-sdk qx

(3)初始化poxdesk
进入poxdesk目录，执行命令./generate.py，然后再进入POX主目录

cd poxdesk
./generate.py
cd ../../..

(4)启动POX
若在启动POX报错地址已被占用，则使用ps -fA | grep python来查看当前正在调用POX的Python进程，找到进程编号，杀死即可。

./pox.py samples.pretty_log web messenger messenger.log_service messenger.ajax_transport openflow.of_service poxdesk openflow.discovery poxdesk.tinytopo py

(5)访问Web
用浏览器访问http://pox-ip:8000/poxdesk，默认端口8000。

2.启动mininet
在启动POX后，打开另一个cmd，并启动mininet，并且连接到远程ip = 127.0.0.1, port = 6633的pox控制器。

sudo mn --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633  

常用命令总结

其他命令

执行 sudo mn -c 会进行清理配置操作，适合故障后恢复。
执行 exit 会退出 Mininet 的 CLI，同时给出运行时间统计。

Mininet的高级功能使用

下面，将通过一个具体管理 Openflow switch 的例子来介绍一些比较高级的命令。

首先，启动 Mininet，执行

sudo mn --topo single,3 --mac --switch ovsk --controller remote

生成一个小的网络，三台主机连到一台交换机上，交换机为 OpenvSwitch 交换机，指定 remote 类型控制器（默认为本地）。

dpctl

dpctl 程序是一个命令行工具用来检测和管理 OpenFlow 数据通路，它能够显示当前的状态数据通路，包括功能配置和表中的条目，以及合适使用 OpenFlow 的内核模块，可以用来添加，删除，修改和监视 datapaths。

1.查看到交换机的端口等基本情况，其中 tcp 端口 6634 是默认的交换机监听端口

s1 dpctl show tcp:127.0.0.1:6634

2.查看流表信息：

dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634

此时，流表为空，执行 h1 ping h2 无法得到响应。因此我们需要通过 dpctl 手动添加流表项，实现转发。

3.手动添加流表项：

dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=1,actions=output:2
dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=2,actions=output:1
dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634

此时查看流表可以看到新的转发信息，同时可以在 h1 和 h2 之间可以相互连通。

4.dpctl 其他常用操作
创建 datapath 编号为 0

dpctl adddp n1:0

增加两个网络设备到新的 datapath

 dpctl adddp n1:0 eth0
 dpctl adddp n1:0 eth1

检测数据通路接收的流量

 dpctl monitor n1:0

在数据通路中删除网络设备

 dpctl delif nl:0 eth0

Mininet代码结构

• bin/mn：主运行文件，安装后执行 mn 即调用的本程序，是 Python 程序。
• mnexec.c ：执行一些快速命令，比如关闭文件描述符等，是 C 程序，编译后生成二进制文件 mnexec 被 Python 库调用。
• 核心代码基本都在 mininet/ 子目录下。
• CONTRIBUTORS：作者信息；README.md：主说明文件；doc/doxygen.cfg：执行doxygen生成文档时的配置文件。
• custom/ ：目录下可以放一些用户自定义的 Python 文件，比如自定义的拓扑类等。
• mininet/test/ ：目录下是一些测试的例子。
• util/：目录下是一些辅助文件，包括安装脚本、文档辅助生成文件等。

整体逻辑功能

Mininet 作为一个基于 Python 的网络模拟工具，可以分为两大部分：Python库和运行文件。前者提供对网络中元素进行抽象和实现，例如定义主机类来表示网络中的一台主机。后者则基于这些库来完成各种自定义的模拟过程。一个典型的场景如下图所示。

总结

Mininet是一个网络仿真器，或者更确切地说是一个 网络仿真编排系统。它在单个Linux内核上运行一组终端主机，交换机，路由器和链接。 它使用轻量级虚拟化使单个系统看起来像一个完整的网络，运行相同的内核，系统和用户代码。Mininet主机的行为就像真机一样; 你可以ssh进去（如果你开始 sshd并将网络桥接到您的主机上）并运行任意程序（包括安装在底层Linux系统上的任何程序。）您运行的程序可以通过看似真正的以太网接口发送数据包，具有给定的链接速度和延迟。数据包通过具有给定数量的排队的真实以太网交换机，路由器或中间件进行处理。当两个程序（如 iperf客户端和服务器）通过Mininet进行通信时，测量的性能应该与两个（较慢的）本机的性能相匹配。

简而言之，Mininet的虚拟主机，交换机，链接和控制器是真实的 - 它们只是使用软件而不是硬件创建的 - 并且大多数情况下它们的行为类似于分立的硬件元素。通常可以创建类似于硬件网络的Mininet网络，或类似于Mininet网络的硬件网络，并在任一平台上运行相同的二进制代码和应用程​​序。