在mininet下设计网络拓扑、性能评价以及Linux内核修改、编译 |
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在mininet下设计网络拓扑、性能评价以及Linux内核修改、编译
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前言一、mininet简单使用二、关于系统变量控制的相关命令三、基于mininet的实验1、小试牛刀——使用mininal拓扑2、自定义拓扑拓扑1拓扑2
四、自定义内核1、设计源代码2、编译信息配置3、编译
4、测试新的拥塞控制算法bupt1、cubic2、bupt
总结
https://blog.csdn.net/qq_45880533/article/details/112230039 https://blog.csdn.net/asddasads/article/details/110678627 https://blog.csdn.net/asddasads/article/details/110678705 https://blog.csdn.net/u010643777/article/details/81352481 前言在网络领域，大多数情况下做的实验都是基于ns2、ns3等仿真软件。这些软件是在应用层上模拟了一套网络协议，算是在应用层实现的，而mininet使用的网络协议是基于内核的，更关注网络拓扑本身，要想修改协议进行网络测试，直接到内核级别进行更改，更有现实意义 一、mininet简单使用在Linux平台上安装好mininet之后，可以通过终端使用，官方也支持python API，更方便的进行编码。 使用mininet创建一个拓扑结构 # 创建一个简单拓扑，h1--s1--h2 sudo mn --topo=minimal # 测试网络性能 # h1开启iperf，-s：服务端，-p 端口号 -i # 令主机h1为服务器，使用端口为5566，并且每隔一秒监视一次，在后台运行 h1 iperf -s -p 5566 -i 1 & # 令主机h2为客户端，使用端口5566，并且每隔一秒监视一次，共持续15s，我们可以看见每隔一秒钟，会报告一次当前的网络状况，同时会在最后统计15秒内的网络情况 h2 iperf -c 10.0.0.1 -p 5566 -t 15 -i 1 二、关于系统变量控制的相关命令 # 设置系统控制变量(sysctl)： -w 临时改变 sysctl -w net.mptcp.[name of the wariable]=[value] # 当前内核可以使用的tcp拥塞控制算法 sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control # 当前内核正在使用的tcp拥塞控制算法 sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control # 更改tcp拥塞控制算法（更改为reno） sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control=reno # 检查是否内核有没有开启mptcp协议 sudo sysctl -a | grep mptcp # 确认mptcp内核版本号 dmesg | grep MPTCP 三、基于mininet的实验 1、小试牛刀——使用mininal拓扑关闭mptcp选项，测试tcp协议的一些性能参数 sudo sysctl -a | grep mptcp
⬆️当前tcp协议的拥塞控制算法为balia 使用mininet创建minimal网络拓扑，并测试（依次输入以下命令） sudo mn --topo=minimal h1 iperf -s -p 5566 -i 1 & h2 iperf -c 10.0.0.1 -p 5566 -t 15 -i 1
⬆️由上图课件，当前校园网下网络拓扑为minimal，拥塞控制协议为balia，15s传输了74.4GBytes的数据。 更换拥塞控制协议，继续测量。 查看当前系统可以使用的tcp拥塞控制算法 sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control
⬆️由上图可见，当前校园网下网络拓扑为minimal，拥塞控制协议为cubic，15s传输了77.3GBytes的数据。 一次测量数据具有偶然性，可以测量多次取平均值。（我实际测量，相同算法每次测量结果基本一致） 按照上述方法，可以设置拥塞控制算法，设计拓扑图，测量数据传输的效果。 2、自定义拓扑 拓扑1mininet除了使用terminal进行控制之外，还支持python API，对于相对复杂的拓扑结构，我们使用python编程设计，然后执行更方便。 MPTCP协议在mininet中的性能测试 拓扑结构如下： 编写拓补脚本，mptcp-example1.py，启动iperf软件，可以测量节点间的带宽。（以下代码是python2的代码） #!/usr/bin/env python from mininet.net import Mininet from mininet.cli import CLI from mininet.link import Link, TCLink,Intf from subprocess import Popen, PIPE from mininet.log import setLogLevel if '__main__' == __name__: setLogLevel('info') net = Mininet(link=TCLink) key = "net.mptcp.mptcp_enabled" value = 1 p = Popen("sysctl -w %s=%s" % (key, value), shell=True, stdout=PIPE, stderr=PIPE) stdout, stderr = p.communicate() print "stdout=",stdout,"stderr=", stderr h1 = net.addHost('h1') h2 = net.addHost('h2') r1 = net.addHost('r1') linkopt={'bw':10} net.addLink(r1,h1,cls=TCLink, **linkopt) net.addLink(r1,h1,cls=TCLink, **linkopt) net.addLink(r1,h2,cls=TCLink, **linkopt) net.addLink(r1,h2,cls=TCLink, **linkopt) net.build() r1.cmd("ifconfig r1-eth0 0") r1.cmd("ifconfig r1-eth1 0") r1.cmd("ifconfig r1-eth2 0") r1.cmd("ifconfig r1-eth3 0") h1.cmd("ifconfig h1-eth0 0") h1.cmd("ifconfig h1-eth1 0") h2.cmd("ifconfig h2-eth0 0") h2.cmd("ifconfig h2-eth1 0") r1.cmd("echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward") r1.cmd("ifconfig r1-eth0 10.0.0.1 netmask 255.255.255.0") r1.cmd("ifconfig r1-eth1 10.0.1.1 netmask 255.255.255.0") r1.cmd("ifconfig r1-eth2 10.0.2.1 netmask 255.255.255.0") r1.cmd("ifconfig r1-eth3 10.0.3.1 netmask 255.255.255.0") h1.cmd("ifconfig h1-eth0 10.0.0.2 netmask 255.255.255.0") h1.cmd("ifconfig h1-eth1 10.0.1.2 netmask 255.255.255.0") h2.cmd("ifconfig h2-eth0 10.0.2.2 netmask 255.255.255.0") h2.cmd("ifconfig h2-eth1 10.0.3.2 netmask 255.255.255.0") h1.cmd("ip rule add from 10.0.0.2 table 1") h1.cmd("ip rule add from 10.0.1.2 table 2") h1.cmd("ip route add 10.0.0.0/24 dev h1-eth0 scope link table 1") h1.cmd("ip route add default via 10.0.0.1 dev h1-eth0 table 1") h1.cmd("ip route add 10.0.1.0/24 dev h1-eth1 scope link table 2") h1.cmd("ip route add default via 10.0.1.1 dev h1-eth1 table 2") h1.cmd("ip route add default scope global nexthop via 10.0.0.1 dev h1-eth0") h2.cmd("ip rule add from 10.0.2.2 table 1") h2.cmd("ip rule add from 10.0.3.2 table 2") h2.cmd("ip route add 10.0.2.0/24 dev h2-eth0 scope link table 1") h2.cmd("ip route add default via 10.0.2.1 dev h2-eth0 table 1") h2.cmd("ip route add 10.0.3.0/24 dev h2-eth1 scope link table 2") h2.cmd("ip route add default via 10.0.3.1 dev h2-eth1 table 2") h2.cmd("ip route add default scope global nexthop via 10.0.2.1 dev h2-eth0") CLI(net) net.stop()执行命令 sudo python mptcp-example1.py启动h1，h2两个终端窗口 mininet>xterm h1 h2首先在h2中输入： iperf -s -i 1接着在h1中输入： iperf -c 10.0.2.2 -t 10 -i 1代码中value的值控制mptcp的开启和关闭，1为开启，0为关闭。效果图如下：
测试的话，自己随便尝试吧！ 四、自定义内核以上我们使用系统中的内核进行了tcp性能的简单测试，我们可以做的不止这些，可以设计一个tcp拥塞控制算法，然后编译到内核里面，运行并测量效果。 1、设计源代码我的内核的名字为mptcp，一般情况下Linux内核源代码的名字叫linux5.10.60-9.al8.x86_64这样的名字。 进入内核源码文件夹 cd /usr/src/mptcp进入tcp协议中拥塞控制算法源码的目录（/net/ipv4） :/usr/src/mptcp cd net/ipv4 :/usr/src/mptcp/net/ipv4
复制tcp_cubic.c为tcp_bupt.c sudo cp tcp_cubic.c tcp_bupt.c(需要注意的是，如果拥塞控制算法不止在一个c文件中实现，注意要复制所有的文件，判断的方式为 a. 文件名前缀相同 b. 看c文件中是否包含双引号的头文件 更改一下里面的内容： 更改的一行为 delta = (cube_rtt_scale * offs * offs * offs) >> (10+3*BICTCP_HZ) ⬇️ delta = (cube_rtt_scale * offs * offs * offs) >> (20+4*BICTCP_HZ)更改文件最后的.name中的"cubic"为"bupt" Linux模块文件如何编译到内核和独立编译成模块？ 修改Makefile sudo vim Makefile比葫芦画葫芦 c文件经过编译生成o文件 增加一行内容： obj_$(CONFIG_TCP_CONG_BUPT) += tcp_bupt.o
修改Kconfig sudo gedit Kconfig还是比葫芦画葫芦，需要注意的一点是有一行内容为 default m default y default nm，y，n分别代表的意思为编译为模块、编译进内核、不编译。 我选择y 下面的choice也要将信息添加进来 回退到目录/usr/src/mptcp cd .. cd ..执行命令 sudo make menuconfig出现如下配置界面 界面内容为： 执行make命令，注意在Linux源文件目录下执行该命令 :/usr/src/mptcp$ sudo make
重新启动Linux 查看拥塞控制算法 sudo sysctl net.ipv4.tcp_avaliable_congestion_control
可以发现已经有了bupt这样一个算法，这个名字是.name控制的，tcp_bupt.c里面的.name是什么，你的算法就叫什么名字。 4、测试新的拥塞控制算法bupt终于到了测试的环节了，因为bupt是经过cubic改良过来的（改了一行代码），所以我将这两个拥塞控制算法的性能进行比较。 # 关闭mptcp sudo sysctl net.mptcp_enabled=0 1、cubic sudo sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control=cubic在mininet下使用minimal拓扑测试 sudo mn --topo=minimal h1 iperf -s -p 5566 -i 1 & h2 iperf -c 10.0.0.1 -p 5566 -t 15 -i 1
从两个实验的对比，发现好像差距不大，毕竟我只改了一行代码，如果想获得更加明显的对比（随意修改的算法参数，一般情况都会性能下降），需要更多的更改才行。 你可以尝试一下！ 总结通过上述内容，你可以了解mininet的简单实用，系统变量的查看与控制，已经修改内核编译内核，真的是收获满满了。对于想从事网络研究的人来说，相信一定对你有很大的帮助！ |
查看当前tcp拥塞控制协议
⬆️reno bbr cubic lia olia wvegas balia mctcpdesync 更改拥塞控制算法为cubic，测量方式如上 
python代码：
我想在cubic的基础上修改实现一个我自己的拥塞控制算法，取名叫tcp_bupt，就是我们学校的名字，哈哈哈！ 可以找到tcp cubic算法的源文件为tcp_cubic.c 可以打开查看一下：
文件内部有简单介绍该算法。 在文件中搜索.name，可以找到如下信息，“cubic” 
依次进入
可以发现，最后一行TCP Bupt ( NEW )，前面的表示编译到内核。因此不需要任何配置，直接退出吧！
让我们选择编译TCP Bupt的选项，Y是大写表示默认，可以直接回车，也可以输入y，这里我输入y 编译中，请耐心等待，喝杯咖啡放松一下！！！！ 编译完成后。 可能还需要执行（如果编译的是模块的话，需要install，直接编译到内核不需要这一行代码） 其实执行一下也无所谓，这总是稳妥的。
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