自宅ネットワークにおけるOpenFlowスイッチ OpenvSwitchの導入

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モチベーション

日本においてOpenFlowは近年のファブリック技術の発展・普及と 共に注目されている技術の一つである。

一般にOpenFlowに関してはUTMとの連携や帯域の有効活用が 現在よりも、そして、ファブリック技術よりも柔軟に可能と言われている。 しかし、また発展中の技術であること、実装が多くは存在しないことから、 OpenFlow技術自身が広く認知されているとは言い難い。

本稿では、 自宅における生活のネットワークをOpenFlowで制御できるようにする ことを目的とする。

自宅における運用に際して以下の点を留意した。

  • 低価格: 個人で常識を疑われない投資コストであること
  • 省電力: 暑くならない(電力が高い=熱いではないけれど)
  • ファンレス: 夜寝れること

機材は図の通りである。 IX2015は必ずしも必要ない。 ただし、 この場合、Vlan100に相当する部分のルータのみブロードバンドルータに担わせ、 vlan210だけ、他

コントローラはNOXを用いる。 これは、OpenFlow Tutorialなどでも用いられており、 一般に広く用いられているコントローラ実装ためである。

スイッチはOpenFlowをサポートする仮想スイッチソフトウェアの OpenvSwitchを用いる。 仮想化の

NEC IX2015

ファンレスルータ。vlanを食える。トンネルもできる。L3としてしか動かず、vlanが透過できないことだけ問題。

NetGear GS108Ev2

ファンレススイッチ。vlanを食える。Windowsからしか管理できないがとにかく安い。7000円以下。

EPSON NP11

atomのPC。省電力。小さい。SSDに換装してある。

Debianの基本的な設定

VLAN I/Fの作成

まず、Debianに対してvlanを切る。

必要なpkgのインストール

aptitude install vlan

次に、interfacesにvlan I/Fの情報を書き、 networkingをrestartする。

/etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopback

auto eth2.200
iface eth2.200 inet static
 address 192.168.200.240
 netmask 255.255.255.0
 gateway 192.168.200.254
 dns-nameservers 192.168.200.254

auto eth2.210
iface eth2.210 inet manual

auto eth2.220
iface eth2.220 inet manual

し、

sudo /etc/init.d/networing restart

する。

Note

restartのタイミングでI/Fがtaggedでないとアクセスできなくなるので注意。

eth2.XXXはeth2を物理的なI/FとしてVLANIDがXXXの 802.1aq taggedの論理I/Fを切ることを意味する。

ifaceのmanualはアドレスは手動でつけられることを意味する。 必要に応じて、I/Fがup/downする際のpre/postスクリプトを記述することも出来る。 今回の場合、Debianではvlan210, vlan220をブリッジインタフェースとして 利用するため、アドレスを付与しない(L3終端しない)ようにした。

OpenvSwitch(ovs)インストール

まず、Debian上にソフトウェアスイッチであるovsをインストールする。 次に、ovsの初期化と先ほど作成した２つのvlan I/Fの追加を行い、 (OpenFlowスイッチとしてではなく)通常のスイッチとして動作させる。

ソースからのインストール

(2012/03/01現在) debianではovsのpkgは存在しない。 sidでは存在するが、ここでは、ソースからコンパイルした。

wheezyにあげます
sudo aptitude update
sudo aptitude full-upgrade
# コンパイルなどに必要なパッケージのインストール
sudo apt-get install python-qt4 python-zopeinterface python-twisted-conch pkg-config
sudo apt-get install build-essential fakeroot
# レポジトリの取得
mkdir ~/src
cd ~/src
git clone git://openvswitch.org/openvswitch
# 導入
cd openvswitch/
dpkg-checkbuilddeps
  dpkg-checkbuilddeps: Unmet build dependencies: debhelper (>= 8) python-all (>= 2.6.6-3~)
といわれたので、
sudo apt-get install debhelper python-all
してから
fakeroot debian/rules binary
あるいは
DEB_BUILD_OPTIONS='parallel=8 nocheck' fakeroot debian/rules binary
を実行。後者はunit checkが飛ばされる。
cd ..
sudo dpkg -i openvswitch-common_1.10.90-1_i386.deb
sudo apt-get install uuid-runtime
sudo dpkg -i openvswitch-switch_1.10.90-1_i386.deb
すると、"Module openvswitch not found."
/usr/share/doc/openvswitch-datapath-source/README.Debian
をみろと怒られる。
sudo apt-get install module-assistant
sudo dpkg -i openvswitch-datapath-source_1.10.90-1_all.deb
/usr/share/doc/openvswitch-datapath-source/README.Debianを見ます。
sudo module-assistant auto-install openvswitch-datapath
sudo dpkg -i openvswitch-switch_1.10.90-1_i386.deb

あたらしいやつ

ovs-vsctl --no-wait init
# ブリッジの追加
ovs-vsctl add-br br0
# 確認 -> br0が見える
sudo ovs-vsctl show
# datapath変更
ovs-vsctl set bridge br0 datapath_type=netdev
# I/F追加
sudo ovs-vsctl add-port br0 eth2.210
sudo ovs-vsctl add-port br0 eth2.220

これで、bridgeにI/Fを追加できました！

ovsの初期設定(ここまでふるい)(旧設定)

# ovsの裏で動くDBが格納されるディレクトリとファイルを作成
sudo mkdir mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
sudo ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db vswitchd/vswitch.ovsschema

# この時点で、DB Serverが動くので、まずは起動
sudo ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
--remote=db:Open_vSwitch,manager_options \
 --bootstrap-ca-cert=db:SSL,ca_cert \
 --pidfile --detach

# DBの初期化
ovs-vsctl --no-wait init

# 仮想スイッチを起動し、DBと接続する
# この時点では、単なる１つのプロセスであり、どのI/Fとも接続されていない
ovs-vswitchd unix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock --pidfile --detach

POX

cd ~src
git clone git://github.com/noxrepo/pox.git
cd
sudo ovs-vsctl get-controller br0
sudo ovs-vsctl set-controller br0 tcp:127.0.0.1:6633
sudo ovs-vsctl get-controller br0
> tcp:127.0.0.1:6633
sudo ovs-ofctl dump-flows br0
> NXST_FLOW reply (xid=0x4):
./pox.py forwarding.l2_learning

NOXのインストール

http://blog.bitmeister.jp/?p=2176 を参考にしました。

cd /etc/apt/sources.list.d
sudo wget http://openflowswitch.org/downloads/debian/nox.listsudo
apt-get update
sudo apt-get install nox-dependencies
cd ~
git clone git://noxrepo.org/nox
cd nox
cd ~/nox/build/src
sudo vi +1125 /usr/lib/python2.6/dist-packages/twisted/internet/base.py

の下に

def _handleSigchld(self, signum, frame, _threadSupport=platform.supportsThreads()):
   from twisted.internet.process import reapAllProcesses
   if _threadSupport:
       self.callFromThread(reapAllProcesses)
   else:
       self.callLater(0, reapAllProcesses)

初めてのOpenFlow Forwarding

$ ./nox_core -v -i ptcp:6633 pyswitch
別のウィンドウで
$ sudo ovs-vsctl get-controller br0
$ sudo ovs-vsctl set-controller br0 tcp:127.0.0.1:6633
$ sudo ovs-vsctl get-controller br0
tcp:127.0.0.1:6633
$ sudo ovs-ofctl dump-flows br0