Docker部署基于Ryu的SDN环境

问题导读
1、你如何看待，docker将在未来对虚拟机产生强烈的冲击？
2、什么是Ryu？
3、部署基于Ryu的SDN环境需要哪些环节？





Ryu是由日本NTT公司负责设计研发的一款开源SDN控制器，采用Apache License开源协议标准。Ryu基于Python语言实现，使用者可以用Python语言在其上实现自己的应用。Ryu目前支持OpenFlow V1.0、V1.2、V1.3，同时支持OpenStack上的部署应用。作者通过Docker和Ryu部署了一个非常简单的SDN网络。

基本概念

镜像（Image）：镜像是一个只读模板。用户上传制作好的镜像供其他人下载使用。用户可以基于镜像去创建Container。

容器（Container）：容器可以理解为一个隔离起来的Linux环境，用于运行应用，Namespace可以帮助你理解。

仓库（Repository）：如果你会使用Git/Github的话，不难理解，就是用于存放镜像的场所。

本文的实验环境是Ubuntu14.04-amd64。非常需要注意的一点是，目前Docker只支持64位机器。Ubuntu14.04安装方式有两种：1）通过系统自带包安装和2）通过Docker源安装。推荐第二种方式，能安装比较新的版本。

Docker安装

sudo apt-get install apt-transport-https 
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 36A1D7869245C8950F966E92D8576A8BA88D21E9 
sudo bash -c "echo deb https://get.docker.io/ubuntudocker main > /etc/apt/sources.list.d/docker.list" 
sudo apt-get update 
sudo apt-get install lxc-docker
复制代码

获取镜像

首先，推荐到 Docker注册帐号，这样可以向使用Git/Github那样使用Docker/Dockerhub。注册和登陆可通过如下命令完成：

docker login
复制代码

注册之后，可以通过如下命令进行搜索,如搜索ryu:

docker search ryu
复制代码

可以从搜索结果中的Star来确定资源的好坏，从而找到合适的images,如muzixing/ryu。然后使用如下命令，将其拉到本地：

docker pull  muzixing/ryu
复制代码

下载完成后，可以通过如下命令查看已存在的images

docker images
复制代码

创建容器

创建容器使用示例如下，-t=tty, -i=interactive, -d=debug, -p=port, --name 可以用于命名container。 其他的命令可以通过--help来查看。

docker run -i -t --name <name> muzixing/ryu:SDN  /bin/bash
复制代码

如果你需要对端口映射，或者网络配置方面的设置，还需要仔细去查看手册。举例如下：

docker run -i -t -p  <ip>:<host port>:<container port>  --name <name> muzixing/ryu:SDN  /bin/bash
复制代码

以上命令创建并运行了一个名字叫的container，并且将容器内部的端口port映射到主机的某个port，完成了端口映射，允许外网访问容器。这是容器与外界通信的方式之一。如果希望永久绑定到某个固定的 IP 地址，可以在 Docker 配置文件 /etc/default/docker 中指定 DOCKER_OPTS="--ip=IP_ADDRESS"，之后重启 Docker 服务即可生效。设置网络访问的参数默认是 --icc=ture，如果--icc=false,则禁止网络访问。

查看容器：

docker ps [-opt]
复制代码

-a为全部容器。

查看打印信息可以通过：

dokcer logs <name>
复制代码

暂停容器：

docker stop <name>
复制代码

开启暂停的容器：

docker start <name>
复制代码

重启容器：

docker restart <name>
复制代码

有时候我们开启了容器，但是没有开窗口，在后台运行，可以通过一下命令进入容器：

docker attach <name>
复制代码

部署SDN控制器RYU

首先获取镜像：

docker pull  muzixing/ryu
复制代码

然后创建容器，并将容器的6633端口绑定到主机的6633端口。

docker run -i -t -p  0.0.0.0:6633:6633  --name ryu3.15 muzixing/ryu:SDN  /bin/bash
复制代码

进入容器之后，运行ryu。

在另一个能ping通运行容器主机的机器上运行mininet，如下图：


从上图可以看出控制器IP是172.16.192.128。这个IP地址的主机网卡信息如下：


从图上可以看出，与mininet通信的是主机（实际情况下会是某台服务器）eth0的地址。但是从下面的图的容器信息中，可以看出运行的RYU地址是172.17.0.5。为什么可以通信呢？




容器信息
因为做了端口映射，将主机的所有接口的6633端口的地址都转发到容器172.17.0.5的6633端口，从而完成数据通信。其实现的原理是：Docker在启动之后，会创建一个docker0的网桥，从上图可以看到，然后还会创建veth pair。其中一端挂载在网桥上，如上图的vethba5f9f3，另一端是容器的网卡eth0，此案例中是172.17.0.5的网卡。其实这相当与一个link。Docker网络通信原理图如下：



Docker网络通信原理图
在运行容器的主机上使用iptables命令查看NAT规则：



iptables查看NAT

同理mininet，或者其他的应用程序也可以使用容器部署，不再赘述，读者可自行尝试。

上传镜像

首先需要将部署了应用的容器导出为tar文件。可以使用docker export container > file 命令。举例如下：

docker export ryu3.15 > ryu.tar
复制代码

然后使用docker import命令将其导入为镜像：

cat ryu.tar | sudo docker import - muzixing/ryu:sdn
复制代码

以上命令为读取ryu.tar 将其导入成muzixing/ryu:sdn的image。完成之后可通过docker images查看。

确保无误之后，可将其推送到Dockerhub。

docker push muzixing/ryu
复制代码

读者也可以尝试更好的自动创建方式。

网络配置

我们完全可以将Docker理解成一个独立的主机，可以对其网络进行配置，如配置DNS，iptables等。可以通过启动时配置，也可以通过修改文件的方式配置。

-b BRIDGE or --bridge=BRIDGE --指定容器挂载的网桥
--bip=CIDR --定制 docker0 的掩码
-H SOCKET... or --host=SOCKET... --Docker 服务端接收命令的通道
--icc=true|false --是否支持容器之间进行通信
--ip-forward=true|false --请看下文容器之间的通信
--iptables=true|false --禁止 Docker 添加 iptables 规则
--mtu=BYTES --容器网络中的 MTU
复制代码

文件配置则如同正常的主机配置，进入到/etc/目录下，修改制定文件即可。同样的，Dokcer可以配置网络链接的网桥，可以不选择docker0网桥，而选择其他网桥，如使用brctl创建的网桥，或者使用OpenvSwitch创建的网桥，具体操作不再赘述。

后语
工欲善其事，必先利其器。Docker可以允许我们更灵活地使用资源，并且可以很方便地迁移环境。比如以后需要安装Ryu的同学就不需要再去关注，为什么six版本不够？为什么gcc报错这些问题了。只需要有一台64位的机器，然后安装Docker，理论上是不会有错的。然后将镜像下载下来，创建并运行容易，就可以得到Ryu控制器运行的环境。同理Nginx，Tornado和MySQL等软件也可以直接获取，而不需要自己安装配置环境。这大大加快了生产环境的部署，也显著提高了资源的利用率，个人认为将在未来对虚拟机产生强烈的冲击。