软件定义网络笔记PART 6

北向接口协议

北向接口协议概述

什么是北向接口？

• 应用平面与控制平面之间的接口（NBI），通过控制器向上层业务应用开放的接口，为上层业务应用和资源管理系统提供灵活的网络资源抽象；
• 需要满足多样性、合理性和开放性，未形成业界公认标准；
  

北向接口标准化工作

• ONF 北向接口工作组NBI-WG：给出了SDN北向接口不同层次的抽象及接口范围；
• IRTF (Internet Research Task Force)的SDN研究工作组SDNRG：提出SDN的层次化架构，在管理和控制层面上给出网络服务抽象层（Network Service Abstraction Layer，NSAL），即北向接口。
• IETF的SFC工作组：确立各网络功能服务整合的体系架构及对外的接口。

北向接口设计(两类)

• 功能型北向接口(Functional NBI)：自下而上看网络，重点在网络资源抽象及控制能力的开放，包括Topology、L2VPN、L3VPN、Tunnel等接口。
• 基于意图的北向接口(Intent-based Interface)：自上而下看网络，关注应用或者服务的需求，同具体的网络技术无关。

北向接口与网络模型

基于意图的业务模型描述

基于意图的描述举例

如企业多分支站点之间基于意图的需求：
① 各分支站点可以访问总部站点的网络数据库，但不可以访问总 部站点的用户数据库。

• a) 目标：各分支、总部网络数据库、总部用户数据库
• b) 操作：可以访问、不可以访问

b) 各分支站点间的带宽利用率保持大于80%

• a) 目标：各站点间的带宽资源
• b) 结果：期待带宽利用率大于80%

北向接口的实现

• Rest API: SDN北向接口的主流实现方式。实现Rest API的控制器
  有RYU、Floodlight、Opendaylight等
• 其他方案：RPC、JAVA API、CORBA、SOAP等

什么是REST API？

什么是REST？

REST （Representational State Transfer，表述化状态转移）首次出现在 2000 年 Roy Thomas Fielding 的博士论文中， 指的是一组架构约束条件和原则。

RESTful与REST API

• RESTful：满足REST约束条件和原则的设计规范或者架构风格 ；
• REST API：遵循RESTful设计的API。

为什么需要RESTful？

HTTP协议使用不规范、随意、混乱

• 比如删除一个id号为10的学生，URL有多种写法：

    	/student/delete/id=10
      /student/id=10&method=delete 
      /deleteStudentById?id=10
  

RESTful设计：

REST的几个重要概念

URI 与 URL 的区别？

REST的约束条件与原则

• 客户-服务器（Client-Server）：用户接口和数据存储的分离；

• 无状态（Stateless）：要求每一个请求必须包含服务器处理该请求所需的所有信息；

• 缓存（Cache）：要求一个请求的响应中的数据标记为是否可缓存；

• 统一接口（Uniform Interface）：核心特征，强调组件之间要有一个统一的接口；

• 分层系统（Layered System）：限制组件的行为，将架构分为若干等级的层；

• 按需代码（Code-On-Demand，可选）：服务器可以提供一些代码或者脚本并在客户的运行环境中执行。

   （具体的可看课程更为具体）
  

REST API的设计

REST API的设计

HTTP动词 + URI

• HTTP动词描述操作； URI是标识资源。

HTTP动词

资源的原型

• 文档(Document)：文档是资源的单一表现形式；
• 集合(Collection)：集合是资源的一个容器(目录)，可以向里面添加 资源(文档)；
• 仓库(Store)：客户端管理的一个资源库，可以向仓库中新增资源 或者删除资源，或者从仓库中获取资源；
• 控制器(Controller)：可以执行一个方法，支持参数输入，结果返回。

URI命名规范

资源命名规范：

• 文档(Document)类型的资源用名词单数命名
• 集合(Collection)类型的资源用名词复数命名
• 仓库(Store)类型的资源用名词复数命名
• 控制器(Controller)类型的资源用动词命名

URI中有些字段可以是变量，在实际使用中可以按需替换，
例如： http://api.soccer.restapi.org/leagues/{leagueId}/teams/{teamId}/players/{playerId}

• 其中：leagueId,teamId,playerId 是变量(数字，字符串等类型都可以)。

URI格式规范

• URI中分隔符“/”一般用来对资源层级的划分， ”/“不应该出现在URL的末尾；
• URI中尽量使用连字符"-“代替下划线”_"的使用
  例如： http://api.example.restapi.org/blogs/mark-masse/entries/this-is-my-first-post
• URI中统一使用小写字母
• URI中不要包含文件(或脚本)的扩展名
  例如：不要出来.php或者.json之类的后缀名。
• CRUD的操作不要体现在URI中

举例：id为123的user相关操作:

	GET /deleteUser?id=123    X
	GET /deleteUser/1234  X
	DELETE /deleteUser/123 X
	POST /users/123/delete X
	
	GET /users/123 √
	POST /users/123  √
	DELETE /users/123 √

URI的query字段

• 作为查询的参数补充，以标示一个唯一的资源
• 作为过滤条件使用，例如：
  GET /users?role=admin
• 作为资源列表分页标示使用，例如：
  GET /users?pageSize=25&pageStartIndex=50

HTTP响应状态码的使用

REST API相关的响应状态码

• 2xx：操作成功
• 3xx：重定向
• 4xx：客户端错误
• 5xx：服务器错误

常用状态码

  200 (“OK”) ：一般性的成功返回，不可用于请求错误返回；
  201 (“Created”) ：资源被创建；
  202 (“Accepted”) ：Controller控制类资源异步处理的返回，仅表示请求已经收到；
  204 (“No Content”) ：可能会出现在PUT、POST、DELETE的请求中；
  303 (“See Other”) ：返回一个资源地址URI的引用，但不强制要求客户端获取该地址的状态；
  400 (“Bad Request”) ：客户端一般性错误返回, 其它4xx的错误，也可以使用400， 具体错误信息可以放在body中；
  401 (“Unauthorized”) ：认证错误；
  404 (“Not Found”) ：找不到URI对应的资源；
  500 Internal Server Error：服务器处理请求时发生了意外；
  503 Service Unavailable：服务器无法处理请求，一般用于网站维护状态。

元数据设计

HTTP Headers

Content-Type ：body的数据格式，如Content-type: application/json，表示主类型是application，数据格式是json
Content-Length ：body 数据体的大小
Last-Modified ：资源最后被修改的时间戳
ETag ：服务器端资源版本的标示
Location ：在响应header中使用
Cache-Control, Expires, Date ： 通过缓存机制提升接口响应性能

举例：Floodlight REST API

Floodlight的北向API：OpenFlow流表、防火墙、ACL、多租户网络虚拟化。

ACL模块API：

查询所有ACL规则：GET http://<controller_ip>:8080/wm/acl/rules/json
添加ACL规则：POST http://<controller_ip>:8080/wm/acl/rules/json
删除一条ACL：DELETE http://<controller_ip>:8080/wm/acl/rules/json
删除所有ACL：GET http://<controller_ip>:8080/wm/acl/clear/json

使用POST动词具体创建ACL或是使用DELETE动词删除某条ACL时，还需要在json中带上需要传输的数据。例如以curl为例：

curl -X POST -d
'{"src-ip":"10.0.0.1/32","dst-ip":"10.0.0.2/32","action":"deny"}'
http://<controller_ip>:8080/wm/acl/rules/json

参考资料：中国大学MOCC SDN网络课程