floodlight之forwarding模块源码解析

Posted 2023-02-06 Itzel_yuki

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

（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

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

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：

doForwardFlow方法如下：

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：

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）：

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：

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：

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：

通过aob给actions中添加对应的动作。

给fmb对象设置匹配域match，输出端口outPort等一些其他参数。

构造一条流表，包括匹配域和动作集。

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。

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。