3.实验步骤

3.1启动floodlight控制器

cd floodlight/
java -jar target/floodlight.jar //运行floodlight控制器，该窗口请不要关闭

3.2创建拓扑

sudo mn --topo single,6 --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovs,protocols=OpenFlow13

拓扑设备分工如下：

打开终端

xterm h1 h2

查看两个主机h1和h2的ip地址

ifconfig

iperf测试带宽

h1:

iperf -s

h2

iperf -c 10.0.0.1

测得在正常情况下，本环境中的网络带宽是12.8Mbits/sec

这里可以再次查看Open vSwitch的端口

3.3网卡限速

原理

Open vSwitch本身并不具备QoS功能，网卡限速是基于Linux内核来完成，而Open vSwitch所做的是对Linux内核的限速功能进行配置。Linux内核中接收数据包使用的方法叫策略（policing），用于限制网卡上接收分组（ingress）的速率，当速率超过了配置速率，就简单的把数据包丢弃。Policing通过简单的丢包机制实现接口速率的限制，它既可以作用于物理接口，也可以作用于虚拟接口。

查看h1和h2的网卡

对两个网卡做策略

当两个网卡接收到的数据包超过5000kb时，数据包就直接丢弃掉

ovs-vsctl set interface s1-eth1 ingress_policing_rate=5000
ovs-vsctl set interface s1-eth2 ingress_policing_rate=5000

ingress_policing_rate：为接口最大收包速率，单位kbps，超过该速度的报文将被丢弃，默认值为0表示关闭该功能

验证带宽

以h1为服务端，以h2为客户端，通过iperf打流来测试网络带宽。选择UDP传输，客户端以10M的带宽去发送流量，由于网卡被限速，服务器端会显示相应的带宽

xterm h1
iperf -u -s

xterm h2
iperf -u -c 10.0.0.1 -b 10M

带宽：10.5 Mbit/s

抖动：15.649 ms

丢包率：4063/8918=46%

3.4队列限速

原理

数据包队列是任何一个网络栈的核心组件，数据包队列实现了异步模块之间的通讯，提升了网络性能。 Linux可以将网络数据包缓存起来,然后根据用户的设置,在尽量不中断连接(如 tcp)的前提下来平滑网络流量。内核通过某个网络接口发送数据包,它都需要按照这个接口的队列规则把数据包加入队列。由于Linux对接收队列的控制不够好,所以一般只用发送队列,即”控发不控收”。shaping用于实现出口流量的控制，使用队列queue，可以缓存和调度数据包发送顺序，比policing更加精确和有效。在ovs的数据表中主要使用QoS和Queue两张表。

队列原理图

在网卡s1-eth4上限制创建队列

ovs-vsctl set port s1-eth4 qos=@newqos -- \
  --id=@newqos create qos type=linux-htb queues=0=@q0 -- \
  --id=@q0 create queue other-config:max-rate=5000000

为s1-eth4创建qos，名称为newqos

创建qos，名称为newqos，类型为linux-htb，指定处理队列为q0

创建队列q0，设置最大的速率为5000000bps，即5M

查看队列具体信息

查看网卡s1-eth4上的qos，qos的参数信息，最重要的是处理队列的uuid

sudo ovs-vsctl list qos

查看网卡s1-eth4上的队列的信息，最重要的是队列的最大速度

sudo ovs-vsctl list queue

验证带宽

xterm h3
iperf -u -c 10.0.0.4 -b 10M

xterm h4
iperf -u -s

带宽：10.5 Mbit/s

抖动：1121.52us = 1.1ms

丢包率：40%

3.5 Meter表限速

原理

Meter表限速是SDN的限速方式。OpenFlow 1.3版本中增加了对单个数据流的计量功能，使得OpenFlow能够实现简单的QoS服务（例如流量限速），并且可以结合每个端口队列来实现更复杂的QoS框架（例如DiffServ）

Meter表的字段

含义：

Meter Identifier 32位的无符号整数，用来唯一识别该计量表项

Merter Bands 由计量带组成的无序列表，其中每个计量带都指明了其速率及处理数据包的方式

Counters 用于在报文被计量表项处理时更新相关计数

每个计量表项可能具有一个或多个计量带，每个计量带都指定了其所适用的速率和数据被处理的方式。每个Meter Band指明了带宽速率以及对数据包的处理行为。数据包基于其当前的速率会被其中一个Meter Band来处理。

Meter Band详细字段

含义：

Band Type 定义了数据包怎样被处理（drop,dscp remark）

Rate 用于选择计量带，定义了带可以运行的最高速率

Counters 当数据报文被计量带处理时，更新计数器

Type specific arguments 带类型的可选参数

Band Type：

Drop 通过丢弃数据包，定义带宽速率限制

Dscp remark 降低数据包的IP头中的DSCP字段丢弃的优先级

限速过程

查看交换机中的流表

ovs-ofctl dump-flows s1 -O openflow13

设置交换机的工作模式和协议版本

ovs-vsctl set bridge s1 datapath_type=netdev
ovs-vsctl set bridge s1 protocols=OpenFlow13

下发meter表

ovs-ofctl add-meter s1 meter=1,kbps,band=type=drop,rate=5000 -O OpenFlow13

查看流表转发端口，为下发流表准备

ovs-ofctl show s1

下发流表并查看

ovs-ofctl add-flow s1 in_port=5,action=meter:1,output:6 -O openflow13
ovs-ofctl dump-flows s1 -O openflow13

in_port=5:进端口为5

action=meter：1，output:6:匹配的动作为先交给meter表1处理，然后转发给端口6

流表的意思是将进端口为5的流量使用meter表限速，然后转发给6端口。

验证带宽

打开h5、h6终端，查看带宽

xterm h5
iperf -u -c 10.0.0.6 -b 10M

xterm h6
iperf -u -s

带宽：10.5 Mbit/s

抖动：15.649 ms

丢包率：7447/8917=84%

4.三种方式数据对比

5.实验分析

本实验是基于开源交换机Open vSwitch，仿真了从传统网络模式和SDN模式限流的功能，单从实验的数据来看，队列限速的表现最好，抖动最小，丢包率最少。

Meter表作为SDN模式限速的代表，表现中规中矩，这可能和ovs交换的流表控制能力有关。交换机中流表的匹配，数据流计数，动作的执行等都是影响其控制力度的原因。软件实现的交换机对流表的控制肯定比不上硬件交换机，如果使用硬件交换机，其效率表现应该有所提高。

6.总结

限流是Qos中常用的一种技术手段，当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。对于网络业务，服务质量包括：传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率、网络抖动等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率、降低网络抖动值等措施来提高服务质量。

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