README.md · poohdang/p4-env

# 为了那些不必要的痛苦（在Ubuntu中搭建基于P4的SDN实验环境）

本教程主要针对 **Ubuntu20.04** 系统，全面将实验环境升级至`python3`版本，提供`shell`脚本自动下载、编译及安装所有实验模块。

![demo](./demo.png)

**!不推荐**
如果需要使用`Ubuntu18.04`或`python2`，请参考[主分支](https://gitee.com/poohdang/p4-env/tree/master/)。

**请不要**直接运行脚本而不浏览其内容! 安装过程中出现问题，尝试查看[FAQ](#faq)获取帮助。

---

* [实验环境](#实验环境)
* [实验模块介绍](#实验模块介绍)
* [环境搭建](#环境搭建)
  * [开始之前](#开始之前)
  * [下载源代码](#下载源代码)
  * [编译并安装](#编译并安装)
* [快速开始第一个P4实验](#快速开始第一个p4实验)
* [FAQ](#faq)

## 实验环境

* 操作系统：Ubuntu20.04 LTS
  * `python 3.x` and `pip`
  > 确保`python3`指令指向期望的解释器（我在使用系统自带的python3.8）
  ```sh
  $ sudo apt install python3 python3-pip
  $ python3 -V
  $ python3 -m pip -V
  ```
  
  * Recommended minimum system requirements:  
4 GB of RAM  
1 GB of swap  
2 cores  
8GB free hard drive space (~4 GB to build everything)

## 实验模块介绍

| Github项目 | 功能 | 版本 | 来自于 |
| --- | --- | --- | --- |
| [protobuf](https://github.com/protocolbuffers/protobuf) | 数据消息交换格式，grpc的默认选项 | v3.18.1 | Google |
| [grpc](https://github.com/grpc/grpc) | 远程程序调用(RPC)框架，PI基于此实现 | v1.43.2 | Google |
| [PI](https://github.com/p4lang/PI) | P4 Runtime Server | v0.1.0 | P4lang |
| [bmv2](https://github.com/p4lang/behavioral-model) | 支持P4编程的软件交换机 | 1.15.0 | P4lang |
| [p4c](https://github.com/p4lang/p4c) | P4 编译器 |  v1.2.2.1 |P4lang |
| [mininet](https://github.com/mininet/mininet) | 网络仿真器 | Latest | Mininet |
| [tutorials](https://github.com/p4lang/tutorials) | P4官方提供的快速上手教程 | Latest | P4lang |

安装bmv2和PI之前还需要以下模块作为依赖`bmv2_deps`
| Github项目 | 版本 | 来自于 |
| --- | --- | --- |
| nnpy | - | nanomsg |
| [nanomsg](https://github.com/nanomsg/nanomsg/releases/tag/1.) | 1.0.0 |  nanomsg |
| [thrift](https://github.com/apache/thrift/releases/tag/0.11.0) | 0.11.0 |  apache |
 
## 环境搭建

#### 开始之前

1. 安装Git

```
$ sudo apt install git
```

2. 设置工作目录并克隆本仓库

```shell
# 以下工作目录可自定义，此处为示例
$ mkdir -p ~/Workspace/P4 && echo "export P4_HOME=~/Workspace/P4" >> ~/.bashrc  
$ source ~/.bashrc
$ cd $P4_HOME # 该环境变量必须生效，后续脚本需要
$ git clone https://gitee.com/poohdang/p4-env.git
$ cd p4-env
```

3. 安装必要的依赖和编译工具

```
$ sudo chmod 755 p4*.sh
$ ./p4-deps.sh
```

#### 下载源代码

###### 方法一：从Github上直接下载 （部分模块国内用户可能下载速度过慢）

```
$ ./p4-git.sh
```

###### 方法二：对部分URL进行替换 （使用`https://hub.fastgit.org`加速的仓库）

似乎已经失效

``` 
$ ./p4-git-china.sh
```

###### 方法三：

链接：https://pan.baidu.com/s/1jDwfEc1wkDQARgGorho5kA?pwd=9bpt

提取码：9bpt

#### 编译并安装

```shell
$ ./p4-install.sh
# 脚本支持选择性编译单个模块(以PI为例)
$ ./p4-install.sh pi #(mininet/protobuf/grpc/bmv2_deps/pi/bmv2/p4c)
```

#### 检查python搜索路径
> 确保两个重要的`site-packages`路径已加入当前解释器的PYTHONPATH（见下图）
![py_path](./py_path.png)

```
$ echo "/home/$USER/.local/lib/python3.8/site-packages" >> p4-env.pth
$ sudo cp -f p4-env.pth /usr/local/lib/python3.8/dist-packages/
```

## 快速开始第一个P4实验

```
$ cd tutorials/exercises/basic
$ make
mininet> ...
```

若Python报出 `ModuleNotFoundError: No module named 'p4.config'` 的错误，执行以下指令。[issue](https://gitee.com/poohdang/p4-env/issues/I61UZY#note_14535545_link)
```
sudo cp -rf $P4_HOME/p4-env/p4 /usr/local/lib/python3.8/site-packages/
```

若Python报出 `ModuleNotFoundError: No module named 'google.protobuf'` 的错误，执行以下指令
```
$ cd /usr/local/lib/python3.8
$ sudo cp -rf dist-packages/protobuf-3.18.1-py3.8-linux-x86_64.egg/google/protobuf site-packages/google/
```

#### 退出

```
mininet> exit
$ sudo make stop
$ sudo make clean
```

查看`basic/README.md`文件获取`basic`实验的详细说明

## FAQ

#### 一、为什么分为两个脚本？

将下载过程与编译/安装过程分离，同时针对下载过程进行优化。

#### 二、为什么特别指定`protobuf`和`grpc`的版本？

满足`PI`对两者的版本要求。可进入[PI的主页](https://github.com/p4lang/PI)进行确认,并按需对脚本进行更改。

#### 三、为什么在安装`Mininet` 时使用`-nvw`选项？

-n: install Mini(N)et dependencies + core files

-v: install Open (V)switch

-w: install OpenFlow (W)ireshark dissector

通过`/util/install.sh -h`查看更多选项

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ndsczx@foxmail.com

## LICENSE

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