基于ODL与Pica8交换机端到端的限速实验

admin

</p>一、介绍

本实验中，使用OpenDaylight控制器的REST APIs来控制Pica8交换机。使用flow table与meter table（OF1.3的特性）来达到端到端限速的目的。没有实体交换机的同学可以使用CPqD与Mininet来完成实验（安装指南见参考资料1）。目前，OpenvSwitch 2.5不支持meter。
1.1 OF1.3 Meter简介
Meter Table是在OF1.3中引入的一个新概念。个人认为它最与众不同的地方是用它可以实现per-flow的QoS，例如本次实验展示的就是rate-limiting。OVSDB也具有限流功能，但OVSDB的限流只能针对端口（不知道有没有小伙伴成功使用过OVSDB限流的，在本机上测试可行，但是用两台实体机操作暂时还未成功）。
每一个Meter Table表项由三元组构成，Meter Identifier，Meter Bands和Counters。这里介绍一下Meter Bands，在Meter Bands中定义了这个Meter的速率（rate）以及busrt size。不同交换机在拥有相同Meter rate的情况下，不同的burst size会带来不同的限流结果。在某台交换机上，使用rate=8000，burst size=200的时候，实际限流效果为7000多左右，而在另一台交换机上，使用rate=8000，burst size=8000的时候，实际限流效果才为7000多左右。
Band由四元组构成Band Type、Rate、Counters、Type specific arguments。OF1.3中只定义了drop与dscp remark两种类型的band。前者就是当包的速率超过一个阈值的时候，会丢包。dscp remark，当包的速率超过一定阈值的时候，会减少包IP头中的DSCP域的值。上述这个阈值即为rate。
每一个flow entry可以在其instruction域里对应一个meter。

二、实验环境

OpenDaylight distribution-karaf-0.4.1-Beryllium-SR1
Pica8 Switch (p3, p4)
FW Version: 2.6.5/24714
OF Version: 1.3
OVS Version: 2.3
Switch ID in OpenDaylight:
p3: openflow:6790870225108767794
p4: openflow:6790870225108767797
Iperf Server (SR1)
IP: 1.1.1.1 (eth2)
Iperf Client (SR2)
IP: 1.1.1.2 (eth3)
2.1 实验拓扑

2.2 步骤与结果

注意1：必须先下meter然后才能下flow entry！ 注意2：在写request的时候要记得填写authorization，默认用户名和密码都是admin！

A. 配置交换机P3

往交换机P3上加meter
方法： PUT
URI: http://{controller-IP}:8181/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/{node-id}/meter/｛meter-id｝
这个URI很好理解，就是往一个id为{node-id｝的交换机上添加一个id为｛meter-id｝的meter。Request body中的
Shell
<meter xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<meter-id>5</meter-id>
<flags>meter-kbps meter-burst</flags>
<container-name>abcd</container-name>
<meter-band-headers>
<meter-band-header>
<band-id>0</band-id>
<meter-band-types>
<flags>ofpmbt-drop</flags>
</meter-band-types>
<drop-rate>8000</drop-rate>
<drop-burst-size>100</drop-burst-size>
</meter-band-header>
</meter-band-headers>
<meter-name>Foo</meter-name>
</meter>

B. 往交换机P3上加带有meter的flow entry （从源IP到目的IP）

方法： PUT
URI: http://{controller-IP}:8181/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/{node-id}/table/{table-id}/flow/{flow-id}
通过这个可以看出一个简单的OF1.3的flow table表项是由match和instructions构成的（当然还有priority、couter、timeout和cookie）。Instructions由instruction构成，然后每一个instruction又由一个或多个action构成。
Shell

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?> <flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory"> <priority>1</priority> <flow-name>Foo</flow-name> <match> <ethernet-match> <ethernet-type> <type>2048</type> </ethernet-type> </ethernet-match> <in-port>48</in-port> </match> <id>2</id> <table_id>0</table_id> <instructions> <instruction> <order>0</order> <apply-actions> <action> <order>0</order> <output-action> <output-node-connector>68</output-node-connector> </output-action> </action> </apply-actions> </instruction> <instruction> <order>1</order> <meter> <meter-id>5</meter-id> </meter> </instruction> </instructions> </flow>

C. 往交换机P3上加从目的IP到源IP的flow entry

方法： PUT
URI: http://{controller-ip}:8181/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/{node-id}/table/{table-id}/flow/{flow-id}
本条流与上条流最大的区别就是在action中没有指定meter-id。
Shell

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?> <flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory"> <priority>1</priority> <flow-name>Foo</flow-name> <match> <ethernet-match> <ethernet-type> <type>2048</type> </ethernet-type> </ethernet-match> <in-port>68</in-port> </match> <id>2</id> <table_id>0</table_id> <instructions> <instruction> <order>0</order> <apply-actions> <action> <order>0</order> <output-action> <output-node-connector>48</output-node-connector> </output-action> </action> </apply-actions> </instruction> </instructions> </flow>

D. 查看P3上的流表

其中最后两条是应用meter的flow entry。事实上只要指定单向流即可。
这个meter的结果是缺少meter-burst的。当你添加了meter-burst，这个结果会增加一项burst_size=100。
2.3 测试结果
在Ｐ3与Ｐ4都设置了8000Kbits/sec的限流。然后使用SR2来以10000Kbits/s的速度向SR1发送UDP。然后结果显示传输速率已经被限制为7767Kbits/s。
SR1 Server

SR2 client

三、遇到问题与解决方案

1.删除了一些流表项，但是他们过了一段时间又出现了。
据猜测，OpenDaylight会将一些流表项存在其data store中，他们不会被自动删除。而且就算在交换机端手动删除掉了流表，ODL里的这个流表还是存在的。故当ODL试图保持data store和交换机中的数据的一致性时，会再次下发这个流表。
2.配置了流表项和meter项，但是发送的限速的效果不好。
可能是由于没有设置burst size导致。解决方案就是设置burst size。经测试，如果多条flow entries使用了同一个meter，那么这个meter的效果会变差。多个meter同时存在的时候，那么meter的效果也没有有且只有一个meter的效果好。

参考资料

作者简介：
林潇，同济大学SNlab（先进网络与系统联合中心）
QQ：378633397，Email： linxiao9292@outlook.com
陈明明，同济大学SNlab（先进网络与系统联合中心）
QQ：544396901，Email：544396901@qq.com

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