編者按：在網(wǎng)絡(luò)性能評估中一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)就是如何生成真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量，還好可以通過程序來創(chuàng)造人工的網(wǎng)絡(luò)流量，通過建立測試環(huán)境來模擬真實(shí)的狀況。本文就以數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)場景，來在mininet仿真環(huán)境中盡可能地還原數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的真實(shí)流量情況。目前有兩種常用的流量模型:
■隨機(jī)模型：主機(jī)向在網(wǎng)絡(luò)中的另一任意主機(jī)以等概率發(fā)送數(shù)據(jù)包
■概率模型：在網(wǎng)絡(luò)中，編號為m的主機(jī)分別以概率Pt、Pa、Pc、向主機(jī)編號為(m+i)、(m+j)、(m+k)的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包
我們使用mininet中的iperf工具在網(wǎng)絡(luò)中生成UDP流量，iperf客戶端傳送數(shù)據(jù)流到iperf的服務(wù)端，由服務(wù)端接收并記錄相關(guān)信息。mininet自帶控制臺可供使用的命令雖然已經(jīng)比較豐富，但卻并未給出較為明確的API接口來支持用戶自定義命令。在諸如數(shù)據(jù)中心這樣復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多的仿真環(huán)境中做一些批處理的工作就需要非常大的，比如通過iperf在所有主機(jī)之間發(fā)生流量。所以我們需要將自定義命令添加到mininet中，在mininet中完成新命令的拓展。
一、mininet功能拓展
在mininet中進(jìn)行功能拓展主要分為3步:
1.修改mininet/net.py:?net模塊實(shí)現(xiàn)Mininet類，是仿真平臺mininet的主體類，該類完成節(jié)點(diǎn)添加配置、網(wǎng)絡(luò)基本功能和一些選項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。我們需要將我們自定義的函數(shù)定義在該類中。
class?Mininet(object):
def?function(self,?**kwargs):
#function?code
2.修改mininet/cli.py:?cli模塊定義了CLI類，為米你呢他提供命令行接口，用于解析用戶輸入的命令，之前定義的自定義命令需要在CLI類中通過注冊函數(shù)注冊這條自定義命令。
class?CLI(Cmd):
def?do_function(self,?line):
#do_function?code
完成命令注冊與綁定。
3.修改bin/mn:在完成命令注冊與綁定后，需要在mininet執(zhí)行解釋器中注冊命令與對應(yīng)執(zhí)行函數(shù)的映射關(guān)系。
ALTSPELLING?=?{?'pingall':'pingAll',
'pingpair':'pingPair',
'iperfudp':'iperfUdp',
'function':'function}
net.py和cli.py均在mininet/mininet目錄，mn文件在在mininet/bin目錄中。在代碼修改完成后需要重新編譯安裝一遍mininet，即運(yùn)行：
$~/mininet/util/install.sh?-n
二、?兩種流量模型在mininet中的實(shí)現(xiàn)
2.1隨機(jī)模型
任意一臺主機(jī)以等概率隨機(jī)地向另外一臺主機(jī)發(fā)起一條UDP數(shù)據(jù)流。
修改mininet/net.py
首先，先在兩個(gè)主機(jī)之間進(jìn)行iperf測試，并且在server端記錄，實(shí)現(xiàn)iperf_single函數(shù)：
def?iperf_single(?self,hosts=None,?udpBw='10M',?period=60,?port=5001):
"""Run?iperf?between?two?hosts?using?UDP.
hosts:?list?of?hosts;?if?None,?uses?opposite?hosts
returns:?results?two-element?array?of?server?and?client?speeds"""
if?not?hosts:
return
else:
assert?len(?hosts?)?==?2
client,?server?=?hosts
filename?=?client.name[1:]?+?'.out'
output(?'***?Iperf:?testing?bandwidth?between?'?)
output(?"%s?and?%s\n"?%?(?client.name,?server.name?)?)
iperfArgs?=?'iperf?-u?'
bwArgs?=?'-b?'?+?udpBw?+?'?'
print?"***start?server***"
server.cmd(?iperfArgs?+?'-s?-i?1'?+?'?>?/home/zg/log/'?+?filename?+?'&')
print?"***start?client***"
client.cmd(
iperfArgs?+?'-t?'+?str(period)?+?'?-c?'?+?server.IP()?+?'?'?+?bwArgs
+'?>?/home/zg/log/'?+?'client'?+?filename?+'&')
接著為mininet添加自定義命令iperfmulti，依次為每一臺主機(jī)隨機(jī)選擇另一臺主機(jī)作為iperf的服務(wù)器端，通過調(diào)用iperf_single,自身以客戶端身份按照指定參數(shù)發(fā)送UDP流，服務(wù)器生成的報(bào)告以重定向的方式輸出到文件中，使用iperfmulti命令，主機(jī)隨機(jī)地向另一臺主機(jī)發(fā)起一條恒定帶寬的UDP數(shù)據(jù)流。
def?iperfMulti(self,?bw,?period=60):
base_port?=?5001
server_list?=?[]
client_list?=?[h?for?h?in?self.hosts]
host_list?=?[]
host_list?=?[h?for?h?in?self.hosts]
cli_outs?=?[]
ser_outs?=?[]
_len?=?len(host_list)
for?i?in?xrange(0,?_len):
client?=?host_list[i]
server?=?client
while(?server?==?client?):
server?=?random.choice(host_list)
server_list.append(server)
self.iperf_single(hosts?=?[client,?server],?udpBw=bw,?period=?period,?port=base_port)
sleep(.05)
base_port?+=?1
sleep(period)
print?"test?has?done"
修改mininet/cli.py
def?do_iperfmulti(?self,?line?):
"""Multi?iperf?UDP?test?between?nodes"""
args?=?line.split()
if?len(args)?==?1:
udpBw?=?args[?0?]
self.mn.iperfMulti(udpBw)
elif?len(args)?==?2:
udpBw?=?args[?0?]
period?=?args[?1?]
err?=?False
self.mn.iperfMulti(udpBw,?float(period))
else:
error('invalid?number?of?args:?iperfmulti?udpBw?period\n'?+
'udpBw?examples:?1M?120\n')
修改bin/mn
在mininet/bin目錄下修改mn文件，將iperfpb加入到對應(yīng)的列表中。
ALTSPELLING?=?{?'pingall':?'pingAll',
'pingpair':?'pingPair',
'iperfudp':?'iperfUdp',
'iperfUDP':?'iperfUdp',
'iperfpb':'iperfPb'?}
最后，進(jìn)入mininet/util目錄，重新編譯安裝mininet
$~/mininet/util/install.sh?-n
重啟mininet，輸入iperf，可用table補(bǔ)全iperfpb，從而可使用iperfpb進(jìn)行流量隨機(jī)模型的測試。
2.2概率模型
為mininet添加自定義命令iperfpb，依次為每一臺主機(jī)（編號為m）分別以概率Pt、Pa、Pc向主機(jī)編號為(m+i)、(m+j)、(m+k)的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，通過調(diào)用iperf_single,自身以客戶端身份按照指定參數(shù)發(fā)送UDP流，服務(wù)器生成的報(bào)告以重定向的方式輸出到文件中，使用iperfpb命令，主機(jī)按概率向其他被選擇的主機(jī)發(fā)起一條恒定帶寬的UDP數(shù)據(jù)流。
概率選擇函數(shù)
為完成以一定概率選擇主機(jī)，我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)概率選擇函數(shù)randompick，這個(gè)函數(shù)可用于以不同的概率從一個(gè)列表中隨機(jī)地選擇一些元素。下面為randompick的實(shí)現(xiàn)過程：
def?random_pick(?self,?_list,?probabilities):
x?=?random.uniform(0,1)
p?=?None
cumulative_probability?=?0.0
for?item,?item_probability?in?zip(_list,?probabilities):
cumulative_probability?+=?item_probability
p?=?item
if?x?<?cumulative_probability:break
return?p
修改mininet/net.py
def?iperfPb?(self,?bw,?period?=?60,?i?=?1,j?=?4,k?=?64,pt?=?0.5,pa?=?0.3):
base_port?=?5001
server_list?=?[]
client_list?=?[]
client_list?=?[h?for?h?in?self.hosts]
cli_outs?=?[]
ser_outs?=?[]
host_list?=?[]
host_list?=?[h?for?h?in?self.hosts]
pc?=?1?-?pt?-?pa
p_list?=?[pt,pa,pc]
_len?=?len(self.hosts)
for?key?in?xrange(_len):
client?=?host_list[key]
access_host?=?[host_list[(key+i)%_len],host_list[(key+j)%_len],host_list[(key+k)%_len]]
server?=?self.random_pick(access_host,p_list)
server_list.append(server)
self.iperf_single(hosts?=?[client,?server],?udpBw=bw,?port=base_port)
sleep(.05)
sleep(period)
print?"test?has?done"
修改mininet/cli.py
def?do_iperfpb(self,?line):
"""Multi?iperf?UDP?test?with?probablity"""
args?=?line.split()
if?len(args)?==?1:
udpBw?=?args[?0?]
self.mn.iperfMulti(udpBw)
elif?len(args)?==?2:
udpBw?=?args[?0?]
period?=?args[?1?]
err?=?False
self.mn.iperfPb(udpBw,?float(period))
else:
error('invalid?number?of?args:?iperfmulti?udpBw?period\n'?+
'udpBw?examples:?1M?120\n')
修改bin/mn
在mininet/bin目錄下修改mn文件，將iperfpb加入到對應(yīng)的列表中。
ALTSPELLING?=?{?'pingall':?'pingAll',
'pingpair':?'pingPair',
'iperfudp':?'iperfUdp',
'iperfUDP':?'iperfUdp',
'iperfpb':'iperfPb'?}
最后，進(jìn)入mininet/util目錄，重新編譯安裝mininet：
$~/mininet/util/install.sh?-n
重啟mininet，輸入iperf，可用table補(bǔ)全iperfpb，從而可使用iperfpb進(jìn)行流量的概率模型的測試。
作者簡介：
張歌，2014/09-至今，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院?網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室攻讀碩士研究生
本文轉(zhuǎn)載自SDNLAB
