FloodlightModule-Topology module

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本文基於 SDN Controller Floodlight 的原始碼進行了一次簡單的分析，藉由分析這些原始碼更可以學習到其內部關於網路拓樸的處理，這些拓樸除了影響 Controller 怎麼看待整個網路之外，也會間接的影響該 Controoler 要如何去正確的轉送封包。相對於文件的更新，程式碼本身的迭代速度更為敏捷，因此常常會發生文件跟不上實際運行功能的案例。藉由學習閱讀原始碼，我們可以更快也更清楚的掌握當前這些開源軟體的發展狀態，甚至也能夠貢獻社群幫忙補齊文件。

Preface

Floodlight中，Topology是一個很大的module，牽扯到整個網路拓樸的運算、維護
同時也會維護routing路徑以及broadcast tree的ㄧ些資訊。

Architecture

  • Cluster.java
  • ITopologyListener.java
  • ITopologyService.java
  • NodePair.java
  • NodePortTuple.java
  • OrderedNodePair.java
  • TopologyInstance.java
  • TopologyManager.java
  • web

Cluster

Cluster
再controller的觀點中，ㄧ個cluster就是一個SCC( strongly connective component)，cluster中的switch都有辦法到達彼此，因此不同cluster間的switch基本上不能互相傳送資料，除非中間經過ㄧ些傳統的switch( controller不知道有傳統switch的存在)

這個檔案定義ㄧ個cluster所需要的基本屬性

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protected long id; // the lowest id of the nodes
protected Map<Long, Set<Link>> links; // set of links connected to a node.

  • id:該cluster中最小ID的switch dpid.
  • links:該cluster中所有的link,每個link包含
    • soruce switch dpid
      • source switch port
      • destination switch dpid
      • destination switch port

ITopologyListener

Topology提供的callBack function.

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void topologyChanged(List<LDUpdate> linkUpdates);

當有拓樸發生變化的時候，就會呼叫此function,並且把所有變動的Link (LLDP)都當作參數傳入。

ITopologyService

Topology提供的主動API,主要可以讓其他的module來獲取topology上的相關資訊

  • isAttachmentPointPort
    根據switch’s dpid、switch port 判斷是否有device連結到該swtich的port上面。
    若存在就是回傳false,否則回傳true,不清楚為什麼要反轉。
  • getOpenflowDomainId
    根據switch dpid，取得該swtich所屬cluster。
  • getL2DomainId
    目前的版本中，做的事情同等於 getOpenflowDomainId
  • inSameOpenflowDomain
    判斷兩個switch是否屬於同一個cluster。
  • getSwitchesInOpenflowDomain
    取得該swtich所屬cluster中的所有switch。
  • inSameL2Domain
    目前的版本中，做的事情同等於 inSameOpenflowDomain
  • isBroadcastDomainPort
    判斷該switch的某個port是否屬於broadcast tree的一部分。
  • isAllowed
    不明，總是回傳true。
  • isConsistent
    不是很清楚，感覺是判斷一個device的新後位置是否相同。待確認
    deviceManager.java && Device.java 都有使用到，看起來跟位置有相關。
  • isInSameBroadcastDomain
    兩個swtich的port是否屬於同一個broadcast tree。
  • getPortsWithLinks
    取得一個switch上的所有ports。
  • getBroadcastPorts
    取得一個switch上所有屬於broadcast tree port的port
  • isIncomingBroadcastAllowed
    判斷該switch的某個port是否能夠接受broadcast的封包，若該port不屬於broadcast tree就會丟棄該封包。
  • getOutgoingSwitchPort
    意義不明
  • getIncomingSwitchPort
    意義不明
  • getAllowedOutgoingBroadcastPort
    尚未實作，意義不明
  • getAllowedIncomingBroadcastPort
    尚未實作，意義不明
  • getBroadcastDomainPorts
    取得broadcast tree的所有成員set<dpid,port>
  • getTunnelPorts
    取得目前的TopologyInstance中是否是tunnelPorts
    意義不明
  • getBlockedPorts
    尚未實做完成，估計是取得所有被封住的ports。
  • getPorts
    取得該switch上所有未被隔離且可以使用的port。

NodePair

(此class目前沒有被使用)

OrderdNodePair

(此class目前沒有被使用)

NodePortTuple

定義了一個Tuple,包含了一個swtich dpid以及對應的port

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protected long nodeId; // switch DPID
protected short portId; // switch port id
  • nodeId :switch dpid
  • portId :switch port id

TopologyInstance

網路拓璞真正的物件，每次同時只會有一個Instance存在，當網路拓樸改變時，就會創造一個新的TopologyInstance，大部分的service都是在這邊真正實作。

TopologyInstance主要分成兩個部分

  1. Cluster的相關運算
  2. TopologyService的implement

Cluster的運算則透過compute來完成，其中又有四大項目分別去跑。

  • compute
    • identifyOpenflowDomains
    • addLinksToOpenflowDomains
    • calculateShortestPathTreeInClusters
    • calculateBroadcastNodePortsInClusters

identifyOpenflowDomains

找出在controller底下的所有cluster,並且把所有的swtich都區分到各自的cluster中。

addLinksToOpenflowDomains

把每個cluster中的所有link都記錄起來，以 Cluster物件存放所有link。

calculateShortestPathTreeInClusters

計算cluster中每個switch到彼此間的最短路徑。

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for cluster in clusters
	for switch in cluster.getSwitch
  		calculate shortest path for switch in the cluster

calculateBroadcastNodePortsInClusters
計算每個cluster中的broadcast tree。

實際上就只是取該cluster中最小id switch的shortest path tree 當作該cluster的broadcast domain。

經過這四個步驟後，整個拓樸中 兩兩swtich間的路徑就決定好了，同時broadcast tree也建立完成，所以也不會有broadcast storm的問題。

TopologyManager

網路拓樸的管理者
待續

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