Open vSwitch---流表控制主机数据转发实验（四）---meter表实践

一、meter表介绍

meter表是openflow协议的内容，meter表是openflow1.3版本以后才支持，所以所有命令需要指定OpenFlow1.3版本以上。此外，在openvswitch-v2.8之前的版本中，还不支持meter，在v2.8版本之后已经实现，要正常使用的话，需要注意的是datapath类型要指定为netdev（即将datapath从内核态转化到用户态，datapath一般来说是运行在内核态），而且band type暂时只支持drop。

meter表主要用来进行网络限速，网络限速有很多种方式，比如网卡限速，队列限速，meter表限速。其中meter表限速是颇具代表性的限速方式。因为网卡限速和队列限速都是传统网络的限速方式，而meter表是SDN架构下的限速方式，所以接下来主要针对meter表限速进行介绍。

meter表的常用命令如下：

查看当前设备对meter的支持

ovs-ofctl -O OpenFlow13 meter-features br0

查看meter表

ovs-ofctl -O OpenFlow13 dump-meters br0

查看meter统计

ovs-ofctl -O OpenFlow13 meter-stats br0

创建meter表

# 限速类型以kbps(kilobits per second)计算，超过20kb/s则丢弃
ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-meter br0 meter=1,kbps,band=type=drop,rate=20
# 同上，增加burst size参数
ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-meter br0 meter=2,kbps,burst,band=type=drop,rate=20,burst_size=256
# 同上，增加stats参数,对meter进行计数统计
ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-meter br0 meter=3,kbps,burst,stats,band=type=drop,rate=20,burst_size=256
# 限速类型以pktps(packets per second)计算，超过1000pkt/s则丢弃
ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-meter br0 meter=4,pktps,band=type=drop,rate=1000

删除meter表

# 删除全部meter表
ovs-ofctl -O OpenFlow13 del-meters br0
# 删除meter id=1
ovs-ofctl -O OpenFlow13 del-meter br0 meter=1

创建流表

ovs-ofctl -O OpenFlow13 add-flow br0 in_port=1,actions=meter:1,output:2

二、meter表限速原理

meter表限速的原理是丢弃多余数据包。首先创建一个转发的流表。比如:

交换机上有流表：1端口进来的流量从2端口出去，in_port=1,actions=output:2。
这个时候再创建一个meter表，作用是：速度超过10M的流量丢弃，meter=1,type=drop,rate=10000
最后修改流表使用该meter表。in_port=1,actions=meter:1,output:2

这是从1端口进来的流量，在从2端口转发出去之前会被meter表处理，处理方式就是丢弃掉超过10M的流量，然后再转发到2口。

以上就是meter表的工作原理。

三、meter表实验过程

1、实验概述

此次实验利用namespace作为主机，ovs作为交换机，iperf作为测速工具。使用namespace新建两个网络空间作为两台主机，两台主机通过ovs连接进行通信，通过下发meter表来实现两台主机通信的限速，并用iperf进行发包和测速。实验拓扑如下图所示。

2、iperf概述

详细参考（https://ipcmen.com/iperf）

iperf命令是一个网络性能测试工具。iperf可以测试TCP和UDP带宽质量。iperf可以测量最大TCP带宽，具有多种参数和UDP特性。iperf可以报告带宽，延迟抖动和数据包丢失。利用iperf这一特性，可以用来测试一些网络设备如路由器，防火墙，交换机等的性能。

iperf分为两种版本，Unix/Linux版和Windows版，Unix/Linux版更新比较快，版本最新。Windows版更新慢。Windows版的iperf叫jperf，或者xjperf。jperf是在iperf基础上开发了更好的UI和新的功能。

Linux版本下载地址：http://code.google.com/p/iperf/downloads/list

3、实验步骤

（1）构建拓扑

新建实验拓扑所需的工具，即虚拟主机、虚拟网卡、虚拟交换机

# 新建网络空间ns1、ns2作为主机
root@yang-VirtualBox:~# ip netns add ns1
root@yang-VirtualBox:~# ip netns add ns2
# 新建ovs vswitch作为交换机
root@yang-VirtualBox:~# ovs-vsctl add-br vswitch
# 新建虚拟网卡，作为ns主机与交换机之间的连接网卡
root@yang-VirtualBox:~# ip link add veth1-ns1 type veth peer name veth2-ns1
root@yang-VirtualBox:~# ip link add veth1-ns2 type veth peer name veth2-ns2

配置虚拟设备，即启动网卡、为交换机分配端口、为主机分配网卡

# 将veth2-ns1和veth2-ns2加入ovs中
root@yang-VirtualBox:~# ovs-vsctl add-port vswitch veth2-ns1
root@yang-VirtualBox:~# ovs-vsctl add-port vswitch veth2-ns2
# 启动网卡veth2-ns1和veth2-ns2
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth2-ns1 up
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth2-ns2 up
# 将veth1-ns1加入ns1，veth1-ns2加入ns2
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth1-ns1 netns ns1
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth1-ns2 netns ns2

为ns中的网卡分配IP并启动网卡

# 进入ns1的空间中，启动网卡，分配IP
root@yang-VirtualBox:~# ip netns exec ns1 bash
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth1-ns1 up
root@yang-VirtualBox:~# ip link set lo up
root@yang-VirtualBox:~# ip addr add 192.168.101.1/24 dev veth1-ns1
# 进入ns2的空间中，启动网卡，分配IP
root@yang-VirtualBox:~# ip netns exec ns2 bash
root@yang-VirtualBox:~# ip link set veth1-ns2 up
root@yang-VirtualBox:~# ip link set lo up
root@yang-VirtualBox:~# ip addr add 192.168.101.11/24 dev veth1-ns2

由于ovs默认情况下会是普通交换机，所以此时ns1可以和ns2相互ping通。

（2）限速前的iperf测速

将ns2作为服务端，ns1作为客户端，测速两者之间的带宽。

进入ns2空间下：

root@yang-VirtualBox:~# ip netns exec ns2 bash
# 服务器端开启一个监听
root@yang-VirtualBox:~# iperf -s

进入ns1空间下：

root@yang-VirtualBox:~# ip netns exec ns1 bash
# 客户端访问ns2
root@yang-VirtualBox:~# iperf -c 192.168.101.11

结果如下图所示，可以看出带宽为5.97 Gbit/sec，测得的具体速度和具体机器的性能有关。

（3）下发meter表进行限速

查看ovs版本，只有2.8以后版本才支持meter表，如下图所示，ovs的版本是2.13.1

查看当前设备对meter的支持，meter表只有在openflow1.3版本以后才支持，在将协议设置为1.3及以上

root@yang-VirtualBox:~# ovs-vsctl set br vswitch protocols=OpenFlow13

设置datapath为用户态。datapath一般来说是运行在内核态，如果想实现限速功能，就需要将其设置成用户态

root@yang-VirtualBox:~# ovs-vsctl set br vswitch datapath_type=netdev

下发meter表，对数据进行限速，即速度超过5M的将其丢弃

root@yang-VirtualBox:~# ovs-ofctl add-meter vswitch meter=1,kbps,band=type=drop,rate=5000 -O OpenFlow13
# 查看meter表项
root@yang-VirtualBox:~# ovs-ofctl dump-meter vswitch -O openflow13

查看的meter表项如下图所示

添加流表项，并使用meter表，也就是在ovs中添加转发的流表，例如ns1---ns2，端口1进入的流量使用meter表进行限速，再由端口2转发出去，而ns2---ns1，端口2进入的流量，从端口1转发出去，并不使用meter表进行处理

root@yang-VirtualBox:~# ovs-ofctl add-flow vswitch priority=10,in_port=1,actions=meter:1,output=2 -O OpenFlow13
root@yang-VirtualBox:~# ovs-ofctl add-flow vswitch priority=10,in_port=2,actions=output:1 -O OpenFlow13
root@yang-VirtualBox:~# ovs-ofctl dump-flows vswitch —O openflow13

查看ovs中的流表如下图所示

（4）使用iperf验证

利用iperf进行验证，查看不同的带宽下，ovs如何进行处理，在进行iperf进行测速时时使用UDP的流测量准确度会高于TCP，所以此实验采用UDP进行测速。

在ns2中开启一个监听，监听UDP数据包：

root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -s

在ns1中使用UDP协议对ns2进行访问，这里我分别以2M、5M、10M、20M、1G速度进行测试，若正确按照meter表的处理，服务端的接收丢包率则分别是0%、0%-5%、50%、75%、100%。

# 在ns1中分别输入以下命令
# UDP数据包以2M的速度测试，间隔2秒一次，时长6秒
root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -c 192.168.101.11 -b 2M -i 2 -t 6
# 以5M的速度测试
root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -c 192.168.101.11 -b 5M -i 2 -t 6
# 以10M的速度测试
root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -c 192.168.101.11 -b 10M -i 2 -t 6
# 以20M的速度测试
root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -c 192.168.101.11 -b 20M -i 2 -t 6
# 以1G的速度测试
root@yang-VirtualBox:~# iperf -u -c 192.168.101.11 -b 1G -i 2 -t 6

在服务器ns2中显示如下图所示，最大的带宽都是在5M/s左右，说明限速已经成功。

以上就是meter表的简单介绍，希望可以给您带来帮助，谢谢！

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