什么是Mininet？

Mininet是一个网络仿真器，或者更准确地说是一个网络仿真编排系统。它在单个Linux内核上运行一组终端主机，交换机，路由器和链接。它使用轻量级虚拟化使单个系统看起来像一个完整的网络，运行相同的内核，系统和用户代码。 Mininet主机的行为就像真机一样;你可以ssh到它（如果你启动sshd并将网络桥接到你的主机）并运行任意程序（包括安装在底层Linux系统上的任何东西。）你运行的程序可以通过看似真正的以太网发送数据包接口，具有给定的链接速度和延迟。数据包通过具有给定数量的排队的真实以太网交换机，路由器或中间盒进行处理。当两个程序（如iperf客户端和服务器）通过Mininet进行通信时，测量的性能应该与两个（较慢的）本机的性能相匹配。
简而言之，Mininet的虚拟主机，交换机，链接和控制器是真实的 – 它们只是使用软件而不是硬件创建的 – 并且大多数情况下它们的行为类似于分立的硬件元素。通常可以创建类似于硬件网络的Mininet网络，或类似于Mininet网络的硬件网络，并在任一平台上运行相同的二进制代码和应用程​​序。

为什么Mininet很酷？

它很快 – 启动一个简单的网络只需几秒钟。这意味着您的run-edit-debug循环可以非常快。
您可以创建自定义拓扑：单个交换机，更大的类Internet拓扑，斯坦福主干网，数据中心或其他任何东西。
您可以运行真正的程序：在Linux上运行的任何东西都可以运行，从Web服务器到TCP窗口监视工具再到Wireshark。
您可以自定义数据包转发：Mininet的交换机可以使用OpenFlow协议进行编程。在Mininet中运行的定制软件定义网络设计可以轻松转移到硬件OpenFlow交换机，以进行线速数据包转发。
您可以在笔记本电脑，服务器，虚拟机，本机Linux机器上运行Mininet（Mininet包含在Ubuntu 12.10+！中），或者运行在云端（例如Amazon EC2。）
您可以共享和复制结果：拥有计算机的任何人都可以在打包后运行您的代码。
您可以轻松使用它：您可以通过编写简单（或必要时复杂的）Python脚本来创建和运行Mininet实验。
Mininet是一个开源项目，因此我们鼓励您在https://github.com/mininet上检查其源代码，修改它，修复错误，文件问题/功能请求以及提交补丁/拉取请求。您还可以编辑此文档以修复任何错误或添加说明或其他信息。
Mininet正在积极开发中。所以，如果它很糟糕，没有意义，或者由于某种原因不起作用，请告知我们mininet-discuss和Mininet用户和开发人员社区可以尝试解释，修复它或帮助您修复它。 :-)如果您发现错误，建议您提交补丁以修复它们，或者至少在github上提交问题，包括可重现的测试用例。

Mininet的局限是什么？

虽然我们认为Mininet很棒，但它确实有一些局限性。例如，
在单个系统上运行很方便，但它会产生资源限制：如果您的服务器具有3 GHz的CPU并且可以切换大约10 Gbps的模拟流量，则需要在虚拟主机和交换机之间平衡和共享这些资源。
Mininet为所有虚拟主机使用单个Linux内核;这意味着您无法运行依赖于BSD，Windows或其他操作系统内核的软件。 （虽然您可以将VM附加到Mininet。）
Mininet不会为您编写OpenFlow控制器;如果您需要自定义路由或切换行为，则需要查找或开发具有所需功能的控制器。
默认情况下，您的Mininet网络与您的LAN和互联网隔离 – 这通常是一件好事！但是，您可以使用NAT对象和/或--nat选项通过网络地址转换将Mininet网络连接到LAN。您还可以将实际（或虚拟）硬件接口连接到Mininet网络（有关详细信息，请参阅examples/ hwintf.py.）
默认情况下，所有Mininet主机共享主机文件系统和PID空间;这意味着如果您正在运行需要在/ etc中进行配置的守护进程，您可能必须要小心，并且您需要注意不要错误地杀死错误的进程。 （注意bind.py示例演示了如何拥有每个主机的私有目录。）
与模拟器不同，Mininet没有强大的虚拟时间概念;这意味着定时测量将基于实时，并且不能容易地模拟比实时更快的结果（例如100Gbps网络）。
暂且不谈性能：对于网络限制性实验，您必须记住的主要事项是，您可能需要使用较慢的链接，例如10或100 Mb / sec而不是10 Gb / sec，因为数据包由一组软件交换机（例如Open vSwitch）转发，这些交换机共享CPU和内存资源，并且通常具有比专用交换硬件更低的性能。对于CPU限制性实验，您还需要确保小心限制Mininet主机的CPU带宽。如果您主要关心功能正确性，则可以在没有特定带宽限制的情况下运行Mininet – 这是运行Mininet的快速简便方法，它还以负载下的计时准确性为代价提供最高性能。
除了少数例外，您可能遇到的许多限制对于Mininet来说并不是固有的;消除它们可能只是代码问题，我们鼓励您贡献您可能开发的任何增强功能！

与Mininet合作

以下部分描述了您可能会觉得有用的Mininet（及其Python API）的几个功能。

创建拓扑

Mininet支持参数​​化拓扑。使用几行Python代码，您可以创建一个灵活的拓扑，可以根据您传入的参数进行配置，并重复用于多个实验。
例如，这是一个简单的网络拓扑（基于mininet / topo.py：SingleSwitchTopo），它由连接到单个交换机（s1）的指定数量的主机（h1到hN）组成：
请注意，这是Mininet 2.2中引入的推荐（简化）拓扑语法：

#!/usr/bin/python                                                                            from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet
from mininet.util import dumpNodeConnections
from mininet.log import setLogLevelclass SingleSwitchTopoTopo):"Single switch connected to n hosts."def buildself, n=2):switch = self.addSwitch's1')# Python's rangeN) generates 0..N-1for h in rangen):host = self.addHost'h%s' % h + 1))self.addLinkhost, switch)def simpleTest):"Create and test a simple network"topo = SingleSwitchTopon=4)net = Mininettopo)net.start)print "Dumping host connections"dumpNodeConnectionsnet.hosts)print "Testing network connectivity"net.pingAll)net.stop)if __name__ == '__main__':# Tell mininet to print useful informationsetLogLevel'info')simpleTest)

上述代码中的重要类，方法，函数和变量包括：
Topo：Mininet拓扑的基类
build（）：在拓扑类中重写的方法。 构造函数参数（n）将由Topo .__ init __（）自动传递给它。
addSwitch（）：将交换机添加到拓扑并返回交换机名称
addHost（）：将主机添加到拓扑并返回主机名
addLink（）：向拓扑添加双向链接（并返回链接密钥，但这并不重要）。 Mininet中的链接是双向的，除非另有说明。
Mininet：创建和管理网络的主要类
start（）：启动你的网络
pingAll（）：尝试让所有节点互相ping通来测试连接性
stop（）：停止你的网络
net.hosts：网络中的所有主机
dumpNodeConnections（）：转储与一组节点的连接。
setLogLevel（'info'|'debug'|'output'）：设置Mininet的默认输出级别; 建议使用’info’，因为它提供了有用的信息。
可以在mininet /examples中找到附加示例代码。

早期Mininet版本的注意事项不同版本的Mininet中的拓扑API略有变化。

在1.0中，addSwitch和addHost等方法称为add_switch和add_host。 另外，在1.0和2.0中，覆盖的首选方法是__init__而不是build：

class SingleSwitchTopoTopo):"Single switch connected to n hosts."def __init__self, n=2, **opts):# Initialize topology and default optionsTopo.__init__self, **opts)switch = self.addSwitch's1')# Python's rangeN) generates 0..N-1for h in rangen):host = self.addHost'h%s' % h + 1))self.addLinkhost, switch)

脚本输出

运行此脚本应该会产生如下内容：

$ sudo python simpletest.py*** Creating network*** Adding controller*** Adding hosts:h1 h2 h3 h4 *** Adding switches:s1 *** Adding links:h1, s1) h2, s1) h3, s1) h4, s1) *** Configuring hostsh1 h2 h3 h4 *** Starting controllerc0 *** Starting 1 switchess1 ...Dumping host connectionsh1 h1-eth0:s1-eth1h2 h2-eth0:s1-eth2h3 h3-eth0:s1-eth3h4 h4-eth0:s1-eth4Testing network connectivity*** Ping: testing ping reachabilityh1 -> h2 h3 h4 h2 -> h1 h3 h4 h3 -> h1 h2 h4 h4 -> h1 h2 h3 *** Results: 0% dropped 12/12 received)*** Stopping 1 controllersc0 *** Stopping 4 links....*** Stopping 1 switchess1 *** Stopping 4 hostsh1 h2 h3 h4 *** Done

设置性能参数

除了基本的行为网络，Mininet还通过CPULimitedHost和TCLink类提供性能限制和隔离功能。

有多种方法可以使用这些类，但一种简单的方法是将它们指定为默认主机，并将类/构造函数链接到Mininet（），然后在拓扑中指定适当的参数。 （您还可以在拓扑本身中指定自定义类，或者创建自定义节点和链接构造函数和/或子类。）

#!/usr/bin/pythonfrom mininet.topo import Topofrom mininet.net import Mininetfrom mininet.node import CPULimitedHostfrom mininet.link import TCLinkfrom mininet.util import dumpNodeConnectionsfrom mininet.log import setLogLevelclass SingleSwitchTopo Topo ):"Single switch connected to n hosts."def build self, n=2 ):switch = self.addSwitch 's1' )for h in rangen):# Each host gets 50%/n of system CPUhost = self.addHost 'h%s' % h + 1), cpu=.5/n )# 10 Mbps, 5ms delay, 2% loss, 1000 packet queueself.addLink host, switch, bw=10, delay='5ms', loss=2,max_queue_size=1000, use_htb=True )def perfTest):"Create network and run simple performance test"topo = SingleSwitchTopo n=4 )net = Mininet topo=topo, host=CPULimitedHost, link=TCLink )net.start)print "Dumping host connections"dumpNodeConnections net.hosts )print "Testing network connectivity"net.pingAll)print "Testing bandwidth between h1 and h4"h1, h4 = net.get 'h1', 'h4' )net.iperf h1, h4) )net.stop)if __name__ == '__main__':setLogLevel 'info' )perfTest)

重要的方法和参数：

self.addHost（name，cpu = f）：

这允许您指定将分配给虚拟主机的整个系统CPU资源的一小部分。

self.addLink（node1，node2，bw = 10，delay ='5ms'，max_queue_size = 1000，loss = 10，use_htb = True）：

添加带宽，延迟和丢失特性的双向链路，最大队列大小为1000 使用Hierarchical Token Bucket速率限制器和netem延迟/丢失仿真器的数据包。 参数bw表示为以Mbit为单位的数字; delay表示为具有单位的字符串（例如’5ms’，‘100us’，‘1s’）; loss以百分比表示（介于0和100之间）; 和max_queue_size以包表示。

您可能会发现创建Python字典很有用，可以很容易地将相同的参数传递给多个方法调用，例如：

linkopts = dictbw=10, delay='5ms', loss=10, max_queue_size=1000, use_htb=True)# or you can use brace syntax: linkopts = {'bw':10, 'delay':'5ms', ... } )self.addLinknode1, node2, **linkopts)

这种技术（** dict）对于将选项传递给Matplotlib和其他库非常有用。

net.get（）：按名称检索节点（主机或交换机）对象。 如果要将命令发送到主机（例如，使用host.cmd（））并获取其输出，这一点很重要。

注意：在Mininet的当前主分支中，您可以简单地使用大括号（例如net ['h1']）按名称检索给定节点。

在主机中运行程序

在实验中您需要做的最重要的事情之一是在主机中运行程序，这样您可以运行比Mininet本身提供的简单pingAll（）和iperf（）测试更多的测试。

每个Mininet主机本质上都是一个连接到一个或多个网络接口的bash shell进程，因此与它交互的最简单方法是使用cmd（）方法将输入发送到shell。

要在主机中运行命令并获取输出，请使用cmd（）方法。

h1 = net.get'h1')    result = h1.cmd'ifconfig')print result

在许多情况下，您希望在后台运行命令一段时间，停止命令并将其输出保存到文件中：

from time import sleep...print "Starting test..."h1.cmd'while true; do date; sleep 1; done > /tmp/date.out &')sleep10)print "Stopping test"h1.cmd'kill %while')print "Reading output"f = open'/tmp/date.out')lineno = 1for line in f.readlines):print "%d: %s" %  lineno, line.strip) )lineno += 1f.close)

请注意，我们使用shell的输出重定向功能将输出发送到/tmp/date.out，后台执行shell的&特性以在后台运行命令，并且作业控制kill％while关闭正在运行的程序在后台。不幸的是，如果你让作业在后台运行，如果Mininet退出（无论是故意还是由于错误），它们都不能保证停止，所以你需要确保你干净地停止所有的工作。您可能希望定期使用ps命令以确保没有僵尸作业无意中前进并减慢EC2实例的速度。

（注意：Python字符串可以使用单引号或双引号分隔。上面的示例在print语句中使用双引号，在函数参数中使用单引号，但您可以执行任何您喜欢的操作.Python的print语句是为了方便而存在，可能有助于BASIC程序员在家里感觉更多。）

拥有一个shell进程可以让您轻松执行其他任务。例如，您可以使用查找后台命令的PID

pid = int h1.cmd'echo $!') )

然后你可以等待一个特定的进程来使用wait来完成执行，例如：

 h1.cmd'wait', pid)

请注意，这仅适用于UNIX命令，而不适用于内置于bash shell本身的命令（例如while，cd）（并且没有单独的pid！）另请注意，这些命令中的每一个都在前台执行（ 没有＆）而不是后台（＆），因为我们想得到输出。

[编辑：UNIX的（和bash的）缩写和特殊字符（$，！，＆）可以追溯到每秒快速300比特“网络”和Teletype™终端的日子，这些终端在你打字时打印在纸上。 Linux坚持使用兼容性，因为人类仍然输入缓慢。 如果你想使用它们，bash有时会提供更详细的等价物。

除了使用shell的等待机制之外，Mininet本身还允许您使用sendCmd（）启动前台命令，然后等待稍后使用waitOutput（）完成：

for h in hosts:h.sendCmd'sleep 20')…results = {}for h in hosts:results[h.name] = h.waitOutput)

如果要将输出发送到文件，您可能希望在测试运行时以交互方式监视该文件的内容。 examples / multipoll.py示例提供了一个函数monitorFiles（），它实现了一种监视多个输出文件的可能机制。 这简化了测试的实现，该测试以交互方式监视来自多个主机的输出：

def monitorTest N=3, seconds=3 ):"Run pings and monitor multiple hosts"topo = SingleSwitchTopo N )net = Mininet topo )net.start)hosts = net.hostsprint "Starting test..."server = hosts[ 0 ]outfiles, errfiles = {}, {}for h in hosts:# Create and/or erase output filesoutfiles[ h ] = '/tmp/%s.out' % h.nameerrfiles[ h ] = '/tmp/%s.err' % h.nameh.cmd 'echo >', outfiles[ h ] )h.cmd 'echo >', errfiles[ h ] )# Start pingsh.cmdPrint'ping', server.IP),'>', outfiles[ h ],'2>', errfiles[ h ],'&' )print "Monitoring output for", seconds, "seconds"for h, line in monitorFiles outfiles, seconds, timeoutms=500 ):if h:print '%s: %s' %  h.name, line )for h in hosts:h.cmd'kill %ping')net.stop)

您可能希望运行multipoll.py并查看其输出。

另一个例子，examples / multiping.py演示了使用Node.monitor（）方法监视来自主机的标准输出的不同（可能更简单但不太灵活）的方法，因此您可能也希望查看它。

新：popen（）/ pexec（）接口

除了基于shell的cmd（）/ sendCmd（）机制之外，Mininet现在还支持基于管道的接口，该接口返回标准的Python Popen（）对象（有关详细信息，请参阅Python的子进程模块。）此机制更新，而不是 经过充分测试的cmd（）机制，但您可能会发现在后台运行多个进程并监视其输出很方便。 提供了一个pmonitor（）函数，可以更轻松地监视多个Popen（）对象。

警告：在Mininet 2.0.0中，pmonitor（）可能会在收到EOF后返回一些空行。 现在应该在主分支中修复此问题。

examples / popenpoll.py中的代码使用popen（）接口和pmonitor（）辅助函数实现类似于上面描述的功能：

def pmonitorTest N=3, seconds=10 ):"Run pings and monitor multiple hosts using pmonitor"topo = SingleSwitchTopo N )net = Mininet topo )net.start)hosts = net.hostsprint "Starting test..."server = hosts[ 0 ]popens = {}for h in hosts:popens[ h ] = h.popen'ping', server.IP) )print "Monitoring output for", seconds, "seconds"endTime = time) + secondsfor h, line in pmonitor popens, timeoutms=500 ):if h:print '%s: %s' %  h.name, line ),if time) >= endTime:for p in popens.values):p.send_signal SIGINT )net.stop)

请注意，这种实现略有不同，因为它将时间管理从助手函数中拉出来，但这使得pmonitor（）能够在中断后捕获ping的输出。

当然，您不必使用pmonitor（） – 您可以使用Popen.communicate（）（只要您没有太多文件描述符）或select.poll（）或任何其他有效的机制。

如果您在popen（）界面中发现错误，请告诉我们。

重要：共享文件系统！

要记住的一件事是，Mininet主机默认共享底层服务器的根文件系统。通常这是一件非常好的事情，因为为每个Mininet主机创建一个单独的文件系统是一个巨大的痛苦（并且很慢）（如果你愿意，你可以这样做，然后chroot到它！）

共享根文件系统也意味着您几乎不需要在Mininet主机之间复制数据，因为它已经存在。

然而，其中一个副作用是主机共享Mininet服务器的/ etc目录。这意味着如果您需要程序的特定配置（例如httpd），则可能需要为每个Mininet主机创建不同的配置文件，并将它们指定为您正在运行的程序的启动选项。

另一个副作用是，如果您尝试在多个主机上的同一目录中创建相同的文件，则可能会发生文件冲突。

如果需要每个主机的私有目录，可以将它们指定为Host的选项，例如：

  h = Host 'h1', privateDirs=[ '/some/directory' ] )

有关更多信息，请参阅examples / bind.py。

主机配置方法

Mininet主机为网络配置提供了许多便利方法：

IP（）：返回主机或特定接口的IP地址。

MAC（）：返回主机或特定接口的MAC地址。

setARP（）：将静态ARP条目添加到主机的ARP缓存中。

setIP（）：设置主机或特定接口的IP地址。

setMAC（）：设置主机或特定接口的MAC地址

例如：

print "Host", h1.name, "has IP address", h1.IP), "and MAC address", h1.MAC)

在每种情况下，如果您不提供特定接口（例如h1-eth0或接口对象），则该方法将使用主机的默认接口。上述函数在mininet / node.py中定义。

在Mininet中命名

为了有效地使用Mininet，了解其主机，交换机和接口的命名方案非常重要。通常，主机称为h1..hN，交换机称为s1..sN。我们建议您遵循此约定或类似约定。为清楚起见，属于节点的接口以节点名称开头命名，例如h1-eth0是主机h1的默认接口，s1-eth1是交换机s1的第一个数据端口。主机接口只能在主机内部看到，但是交换机数据端口在“根”命名空间中可见（您可以通过在Mininet运行时在另一个窗口中键入ip link show来查看它们。）因此，很容易检查切换接口，但检查主机接口有点棘手，因为您必须告诉主机这样做（通常使用host.cmd（）。）

CLI

Mininet包括一个可在网络上调用的命令行界面（CLI），并提供各种有用的命令，以及显示xterm窗口和在网络中的各个节点上运行命令的功能。 您可以通过将网络对象传递到CLI（）构造函数来调用网络上的CLI：

from mininet.topo import SingleSwitchTopofrom mininet.net import Mininetfrom mininet.cli import CLInet = MininetSingleSwitchTopo2))net.start)CLInet)net.stop)

启动CLI对于调试网络非常有用，因为它允许您查看网络拓扑（使用net命令），测试连接（使用pingall命令），以及向各个主机发送命令。

*** Starting CLI:mininet> netc0s1 lo:  s1-eth1:h1-eth0 s1-eth2:h2-eth0h1 h1-eth0:s1-eth1h2 h2-eth0:s1-eth2mininet> pingall*** Ping: testing ping reachabilityh1 -> h2h2 -> h1*** Results: 0% dropped 0/2 lost)mininet> h1 ip link show746: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWNlink/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00749: h1-eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000link/ether d6:13:2d:6f:98:95 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

使用--custom文件自定义mn

除了用Python编写完整的Mininet脚本之外，您还可以使用--custom选项扩展mn命令行工具。 这允许您使用mn来调用您自己的自定义拓扑，交换机，主机，控制器或链接类。 您还可以定义和调用自己的系统测试，并添加新的Mininet CLI命令。

要添加可以使用mn命令调用的新功能，您需要根据选项类型在--custom文件中定义一个dict。 dict的键是传递给相应选项的短名称，值是相应的子类，构造函数或函数：

例如：

class MyTopo Topo ):def build self, ...):
def myTest net ):
...
topos = { 'mytopo': MyTopo }
tests = { 'mytest': myTest }

这将MyTopo类（或构造函数）添加到topos字典，允许它与--topo选项一起使用，以及新测试mytest。 请注意，使用顶级Mininet对象调用测试函数，您可以将字符串或数字参数传递给MyTopo：

sudo mn --custom mytopo.py --topo mytopo,3

您也可以指定多个自定义文件：

sudo mn --custom mytopo.py,mytest.py --topo mytopo,3 --test mytest

这将使用mytopo作为默认拓扑并调用mytest测试。

这可以是一个非常方便的单行命令来启动Mininet，运行端到端系统测试（或多个测试），并关闭Mininet。 如果发生异常，将调用标准Mininet清理代码，因为在这种情况下通常会执行mn。