floodlight之forwarding模块源码解析

以“一个包在交换机上匹配失败,向控制器上发packet_in包,控制器计算出路径,给该路径上所有交换机下发相应流表项”这个过程为例,分析floodlight中forwarding模块源码。

 

说明:floodlight采用事件驱动的异步框架。有三个基本组件module、service和listener,floodlight由许多module组成,每个module实现一个基本功能,同时实现对应的service接口。Service由module实现,向其他module提供服务。Listener作为监听器,采用观察者模式实现,被观察者(module)内部维护一个观察者列表,当事件发生时,被观察者通知列表中注册的观察者,观察者实现listener接口内部的方法,在方法中编写感兴趣的代码。

(需要补充学习java设计模式中的观察者模式,是一个很实用,经常出现的设计模式。)

 

一、Forwarding.java继承关系介绍


floodlight之forwarding模块源码解析


(1)Forwarding.java类继承自ForwardingBase类,ForwardingBase是一个抽象类,内部有很多具体方法和部分抽象方法,Forwarding实现了抽象方法,同时调用ForwardingBase中的具体方法实现其他功能。(java设计模式中的模板方法模式)

(2)实现了IfloodlightModule,表示Forwarding类是作为一个独立的模块添加到floodlight中。

(3)实现了IOFSwitchListener,IlinkDiscoveryListener,IroutingDecisionChangedListener接口,表示该module对以上三类事件感兴趣,在本类中需要向相应模块注册并实现接口中相应方法。


二、源码解析


Floodlight采用一个事件驱动机制,因此该模块的触发机制是ForwrdingBase类中的receive方法,当交换机向控制器上发packet_in包时,该方法被执行

floodlight之forwarding模块源码解析

Receive方法调用processPacketInMessage方法实现功能。processPacketInMessage分析如下:

floodlight之forwarding模块源码解析

processPacketInMessage是一个抽象方法,交由子类Forwarding实现。

子类中的processPacketInMessage方法中根据decision.getRoutingAction()的不同有许多对应的操作,这里我们主要分析类型为FORWARD的操作,如下:

floodlight之forwarding模块源码解析

doForwardFlow方法如下:

floodlight之forwarding模块源码解析

根据入参获取packet_In包的传入交换机srcSw、端口srcPort、源主机srcDevice和目的主机dstDevice对象。下面的if根据以上参数执行其他才做(如doFlood)。

主要关注该方法下面的:

floodlight之forwarding模块源码解析

上图1处调用routing模块向外提供的routingEngineService,获取网络中源设备到目标设备中的路径path。

上图2中根据packet_in包中内容,创建下发的流表项中的匹配域matchField的内容。

分析

上图3中向path路径上所有交换机下发流表。

下面主要分析pushRoute方法(在ForwardingBase中):

floodlight之forwarding模块源码解析

上图1处中通过route获取该路径上所有交换机端口对的列表。

上图2处循环中分别获取每个OF交换机对象。

下面接着分析pushRoute:

floodlight之forwarding模块源码解析

Fmb对象可以理解为流表构造器。Switch语句中根据flowModCommand的不同分别创建不同类型的构造器,这里下发的流表项可以有add,delete,modify这几种。

接着向下分析该方法的源码:

floodlight之forwarding模块源码解析

一个FlowModUtils需要三个参数,fmb流表构造器,actions动作集和需要下发的交换机。

Aob对象是动作集actions的构造器:

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通过aob给actions中添加对应的动作。

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给fmb对象设置匹配域match,输出端口outPort等一些其他参数。

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构造一条流表,包括匹配域和动作集。

floodlight之forwarding模块源码解析

通过messageDamper.write(sw,fmb.build());将流表写入消息缓存,后继其他模块会将流表写入对应的交换机中。

下面的,给该路径上所有交换机下发了流表后,还要下发packet_out消息,通知交换机将消息转发出去。通过pushPacket实现。

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PushPacket方法也是构造一条packet_out消息,写入messageDamper中下发给交换机。

 


总结:

一个包在交换机上匹配失败后,通过packet_in消息上发给控制器,控制器的ForwardBase模块通过receive方法捕捉到该包后,调用processPacketInMessage对该消息进行处理,该方法调用doForwardFlow实现给从源设备到目的设备路径上交换机下发流表,然后下发packet_out包让上发packet_in包的交换机将第一个packet转发出去。

使用了routing模块对外提供的service,获取从网络中源设备到目的设备之间的路径,封装到path中。