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編者按：在網絡性能評估中一個巨大的挑戰(zhàn)就是如何生成真實的網絡流量，還好可以通過程序來創(chuàng)造人工的網絡流量，通過建立測試環(huán)境來模擬真實的狀況。本文就以數據中心網絡為目標場景，來在mininet仿真環(huán)境中盡可能地還原數據中心內部的真實流量情況。目前有兩種常用的流量模型:
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- 隨機模型：主機向在網絡中的另一任意主機以等概率發(fā)送數據包
- 概率模型：在網絡中，編號為m的主機分別以概率Pt 、Pa 、Pc 、向主機編號為(m+i)、(m+j)、(m+k)的主機發(fā)送數據包
我們使用mininet中的iperf工具在網絡中生成UDP流量，iperf客戶端傳送數據流到iperf的服務端，由服務端接收并記錄相關信 息。mininet自帶控制臺可供使用的命令雖然已經比較豐富，但卻并未給出較為明確的API接口來支持用戶自定義命令。在諸如數據中心這樣復雜、網絡節(jié) 點較多的仿真環(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中進行功能拓展主要分為3步:
1. 修改mininet/net.py: net模塊實現Mininet類，是仿真平臺mininet的主體類，該類完成節(jié)點添加配置、網絡基本功能和一些選項功能的實現。我們需要將我們自定義的函數定義在該類中。
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執(zhí)行函數的映射關系。
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，即運行：
$~/mininet/util/install.sh -n
二、 兩種流量模型在mininet中的實現
2.1 隨機模型
任意一臺主機以等概率隨機地向另外一臺主機發(fā)起一條UDP數據流。
修改mininet/net.py
首先，先在兩個主機之間進行iperf測試，并且在server端記錄，實現iperf_single函數：
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 +'&')
著為mininet添加自定義命令iperfmulti，依次為每一臺主機隨機選擇另一臺主機作為iperf的服務器端，通過調用 iperf_single,自身以客戶端身份按照指定參數發(fā)送UDP流，服務器生成的報告以重定向的方式輸出到文件中，使用iperfmulti命令，主 機隨機地向另一臺主機發(fā)起一條恒定帶寬的UDP數據流。
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加入到對應的列表中。
ALTSPELLING = { 'pingall': 'pingAll',
'pingpair': 'pingPair',
'iperfudp': 'iperfUdp',
'iperfUDP': 'iperfUdp',
'iperfpb':'iperfPb' }
***，進入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補全iperfpb，從而可使用iperfpb進行流量隨機模型的測試。
#p#
2.2 概率模型
為mininet添加自定義命令iperfpb，依次為每一臺主機（編號為m）分別以概率Pt 、Pa 、Pc 向主機編號為(m+i)、(m+j)、(m+k)的主機發(fā)送數據包，通過調用iperf_single,自身以客戶端身份按照指定參數發(fā)送UDP流，服務 器生成的報告以重定向的方式輸出到文件中，使用iperfpb命令，主機按概率向其他被選擇的主機發(fā)起一條恒定帶寬的UDP數據流。
概率選擇函數
為完成以一定概率選擇主機，我們需要實現一個概率選擇函數randompick，這個函數可用于以不同的概率從一個列表中隨機地選擇一些元素。下面為randompick的實現過程：
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
base_port = 5001server_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 - pap_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 = Falseself.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加入到對應的列表中。
ALTSPELLING = { 'pingall': 'pingAll','pingpair': 'pingPair','iperfudp': 'iperfUdp','iperfUDP': 'iperfUdp',
***，進入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補全iperfpb，從而可使用iperfpb進行流量的概率模型的測試。
作者簡介：
張歌，2014/09-至今，北京郵電大學網絡技術研究院 網絡與交換技術國家重點實驗室攻讀碩士研究生。
當前文章：數據中心兩種常用流量模型運用mininet的實現
本文來源：http://m.fisionsoft.com.cn/article/ccedsps.html
