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# `main_user_openflow.c` 函数功能详解

本文档详细介绍了 `main_user_openflow.c` 文件中每个函数的功能、参数和实现逻辑。该文件主要负责处理和响应来自控制器的各种 OpenFlow 1.3 (OFP13) 消息。

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## 目录

- [`main_user_openflow.c` 函数功能详解](#main_user_openflowc-函数功能详解)
  - [目录](#目录)
  - [1. 辅助函数](#1-辅助函数)
    - [`htonll`](#htonll)
    - [`ntohll`](#ntohll)
  - [2. 报文构建函数](#2-报文构建函数)
    - [`build_opfmsg_header`](#build_opfmsg_header)
    - [`build_opfmsg_reply_ofpbuf`](#build_opfmsg_reply_ofpbuf)
  - [3. OpenFlow 消息处理函数](#3-openflow-消息处理函数)
    - [`handle_opfmsg_hello`](#handle_opfmsg_hello)
    - [`handle_opfmsg_features_request`](#handle_opfmsg_features_request)
    - [`handle_ofpmsg_get_config_request`](#handle_ofpmsg_get_config_request)
    - [`handle_ofpmsg_desc`](#handle_ofpmsg_desc)
    - [`handle_ofpmsg_flow_stats`](#handle_ofpmsg_flow_stats)
    - [`handle_ofpmsg_aggregate`](#handle_ofpmsg_aggregate)
    - [`handle_ofpmsg_table`](#handle_ofpmsg_table)
    - [`handle_ofpmsg_port_stats`](#handle_ofpmsg_port_stats)
    - [`handle_ofpmsg_group_features`](#handle_ofpmsg_group_features)
    - [`handle_ofpmsg_port_desc`](#handle_ofpmsg_port_desc)
    - [`handle_ofpmsg_packet_out`](#handle_ofpmsg_packet_out)
    - [`handle__opfmsg_role_request`](#handle__opfmsg_role_request)
  - [4. 核心回调与主函数](#4-核心回调与主函数)
    - [`handle_openflow_callback`](#handle_openflow_callback)
    - [`main`](#main)
  - [5. 已实现的协议类型总结](#5-已实现的协议类型总结)
    - [A. `handle_openflow_callback` 中处理的类型](#a-handle_openflow_callback-中处理的类型)
    - [B. 与 `README.txt` 的比较](#b-与-readmetxt-的比较)

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## 1. 辅助函数

### `htonll`

```c
static inline uint64_t htonll(uint64_t n)
```

- **功能**: 将64位无符号整数从主机字节序（Host Byte Order）转换网络字节序（Network Byte Order）。
- **参数**:
  - `n`: 需要转换的64位无符号整数。
- **返回值**: 转换后的网络字节序64位整数。
- **逻辑**: 通过检查 `htonl(1)` 的结果来判断当前系统是否为大端序。如果是小端序，则将高32位和低32位分别转换后交换位置。

### `ntohll`

```c
static inline uint64_t ntohll(uint64_t n)
```

- **功能**: 将64位无符号整数从网络字节序转换为主机字节序。
- **参数**:
  - `n`: 需要转换的64位网络字节序整数。
- **返回值**: 转换后的主机字节序64位整数。
- **逻辑**: 与 `htonll` 类似，根据系统的大小端情况进行相应的转换。

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## 2. 报文构建函数

### `build_opfmsg_header`

```c
void build_opfmsg_header(struct ofp_header *ofpbuf_header, uint16_t len, uint8_t type, uint32_t xid)
```

- **功能**: 构建一个标准的 OpenFlow 报文头。
- **参数**:
  - `ofpbuf_header`: 指向 `ofp_header` 结构体的指针，用于填充报文头信息。
  - `len`: 整个 OpenFlow 报文的总长度。
  - `type`: OpenFlow 报文的类型 (例如 `OFPT_HELLO`, `OFPT_FEATURES_REPLY` 等)。
  - `xid`: 事务ID (Transaction ID)，用于匹配请求和响应。
- **逻辑**:
    1. 设置版本号为 `OFP13_VERSION` (0x04)。
    2. 使用 `htons` 将长度 `len` 转换网络字节序后填充。
    3. 设置报文类型 `type`。
    4. 设置事务ID `xid`。

### `build_opfmsg_reply_ofpbuf`

```c
u8 *build_opfmsg_reply_ofpbuf(uint8_t type, uint32_t xid, uint16_t len)
```

- **功能**: 分配内存并构建一个用于回复的 OpenFlow 报文缓冲区。
- **参数**:
  - `type`: 回复报文的类型。
  - `xid`: 对应请求报文的事务ID。
  - `len`: 回复报文的总长度。
- **返回值**: 指向新分配和初始化的报文缓冲区的指针 (`u8 *`)。
- **逻辑**:
    1. 使用 `malloc` 分配指定长度 `len` 的内存。
    2. 使用 `memset` 将分配的内存清零。
    3. 调用 `build_opfmsg_header` 函数填充报文的头部信息。
    4. 返回指向该缓冲区的指针。

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## 3. OpenFlow 消息处理函数

这些函数遵循 `handle_openflow_callback` 的规范，返回 `HANDLE` (0x1) 表示消息已处理，返回 `CONTINUE` (0x2) 表示未处理。

### `handle_opfmsg_hello`

- **对应消息**: `OFPT_HELLO`
- **功能**: 处理与控制器建立连接时的 `HELLO` 消息。
- **逻辑**:
    1. 检查接收到的 `HELLO` 消息中的 OpenFlow 版本号。
    2. 如果版本号是 `0x04` (OpenFlow 1.3)，则打印 "RECV HELLO!"。
    3. 如果版本号不匹配，则构建一个 `OFPT_ERROR` 消息并发送给控制器，表明版本不兼容。
    4. 返回 `HANDLE` 表示消息已处理。

### `handle_opfmsg_features_request`

- **对应消息**: `OFPT_FEATURES_REQUEST`
- **功能**: 响应控制器查询交换机功能的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_FEATURES_REPLY` 类型的回复报文。
    2. 填充 `ofp_switch_features` 结构体，包含交换机的功能信息，如：
        - `datapath_id`: 交换机的唯一标识符。
        - `n_buffers`: 交换机可以缓存的数据包数量。
        - `n_tables`: 支持的流表数量（此处硬编码为1）。
        - `capabilities`: 支持的特性（如流统计、端口统计等）。
    3. 发送该回复报文给控制器。
    4. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_get_config_request`

- **对应消息**: `OFPT_GET_CONFIG_REQUEST`
- **功能**: 响应控制器查询交换机配置的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_GET_CONFIG_REPLY` 类型的回复报文。
    2. 填充 `ofp_switch_config` 结构体，包含交换机的配置信息，如：
        - `flags`: 配置标志。
        - `miss_send_len`: 当发生 table-miss 时，发送到控制器的报文最大长度。
    3. 发送该回复报文。
    4. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_desc`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_DESC`)
- **功能**: 响应控制器查询交换机描述信息的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 类型的回复报文。
    2. 设置 multipart 类型为 `OFPMP_DESC`。
    3. 填充 `ofp_desc_stats` 结构体，包含制造商、硬件、软件、序列号等描述信息（此处使用硬编码的字符串）。
    4. 发送该回复报文。
    5. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_flow_stats`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_FLOW`)
- **功能**: 响应控制器查询流表统计信息的请求。
- **逻辑**:
    1. 遍历全局流表统计地址数组 `flow_stats_addr`，计算所有有效流表项的总长度。
    2. 构建一个足够大的 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文。
    3. 设置 multipart 类型为 `OFPMP_FLOW`。
    4. 再次遍历 `flow_stats_addr`，将每个有效的流表统计信息 (`ofp_flow_stats`) 拷贝到回复报文中。
    5. 发送该回复报文。
    6. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_aggregate`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_AGGREGATE`)
- **功能**: 响应控制器查询聚合统计信息（总流数、总包数、总字节数）的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文，类型为 `OFPMP_AGGREGATE`。
    2. 初始化 `flow_count`, `packet_count`, `byte_count` 为 0。
    3. 遍历 `flow_stats_addr`，累加每个流的包计数和字节计数，并统计流的数量。
        - **注意**: 此处代码会更新每个流的 `duration_sec` 和 `duration_nsec`，并为 `packet_count` 和 `byte_count` 填充了硬编码的示例值。
    4. 将聚合统计结果填充到 `ofp_aggregate_stats_reply` 结构体中。
    5. 发送该回复报文。
    6. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_table`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_TABLE`)
- **功能**: 响应控制器查询流表自身统计信息的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文，类型为 `OFPMP_TABLE`。
    2. 填充 `ofp_table_stats` 结构体，包含活动流表项数量、查询次数、匹配次数等信息（此处硬编码为1个流表，活动数量为1）。
    3. 发送该回复报文。
    4. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_port_stats`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_PORT_STATS`)
- **功能**: 响应控制器查询端口统计信息的请求。
- **逻辑**:
    1. 根据全局端口信息结构体 `nmps` 中的端口数量 `cnt`，构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文。
    2. 设置 multipart 类型为 `OFPMP_PORT_STATS`。
    3. 遍历所有端口，将每个端口的统计信息 `nmps.ports[i].stats` 拷贝到回复报文中，并计算和填充端口的活动时间。
    4. 发送该回复报文。
    5. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_group_features`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_GROUP_FEATURES`)
- **功能**: 响应控制器查询交换机组表（Group Table）特性的请求。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文。
    2. 填充 `ofp_group_features` 结构体，设置其类型为 `OFPMP_GROUP_FEATURES`。
    3. 发送该回复报文。
    4. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_port_desc`

- **对应消息**: `OFPT_MULTIPART_REQUEST` (子类型 `OFPMP_PORT_DESC`)
- **功能**: 响应控制器查询端口描述信息的请求。
- **逻辑**:
    1. 根据全局端口信息结构体 `nmps` 中的端口数量 `cnt`，构建一个 `OFPT_MULTIPART_REPLY` 回复报文。
    2. 设置 multipart 类型为 `OFPMP_PORT_DESC`。
    3. 遍历所有端口，将每个端口的状态描述信息 `nmps.ports[i].state` 拷贝到回复报文中。
    4. 发送该回复报文。
    5. 返回 `HANDLE`。

### `handle_ofpmsg_packet_out`

- **对应消息**: `OFPT_PACKET_OUT`
- **功能**: 处理控制器下发的 `Packet Out` 消息，该消息指示交换机将特定数据包通过指定端口发送出去。
- **逻辑**:
    1. 解析 `ofp_packet_out` 消息，提取出 `in_port`（入端口）、`actions_len`（动作列表长度）以及附带的数据包（`eth`）。
    2. 检查 `actions_len`：
        - 如果为 0，表示没有指定动作，默认执行泛洪（`OFPP_FLOOD`）。
        - 如果不为 0，则遍历动作列表。
    3. 对于 `OFPAT_OUTPUT` 类型的动作，提取 `port`（出端口），并调用 `nms_exec_action` 函数将数据包从指定端口发送出去。
    4. 返回 `HANDLE`。

### `handle__opfmsg_role_request`

- **对应消息**: `OFPT_ROLE_REQUEST`
- **功能**: 处理控制器设置或查询交换机角色的请求（如 Master, Slave）。
- **逻辑**:
    1. 构建一个 `OFPT_ROLE_REPLY` 类型的回复报文。
    2. 将请求中的角色信息 (`ofp_role`) 直接拷贝到回复报文中。
    3. 发送该回复报文。
    4. 返回 `HANDLE`。

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## 4. 核心回调与主函数

### `handle_openflow_callback`

```c
int handle_openflow_callback(struct ofp_buffer *ofpbuf, int len)
```

- **功能**: 这是注册给 OpenFlow 库的核心回调函数，作为所有进入的 OpenFlow 消息的分发中枢。
- **参数**:
  - `ofpbuf`: 指向包含 OpenFlow 消息的缓冲区的指针。
  - `len`: 消息的总长度。
- **返回值**:
  - `HANDLE` (0x1): 如果消息被此回调中的某个函数处理了。
  - `CONTINUE` (0x2): 如果消息类型不被支持或未被处理，交由后续处理。
- **逻辑**:
    1. 从报文头中提取消息类型 `oftype`。
    2. 使用 `switch` 语句根据 `oftype` 将消息分发给对应的 `handle_...` 函数。
    3. 对于 `OFPT_MULTIPART_REQUEST` 类型的消息，会进一步检查其子类型（`multipart->type`），并分发给相应的处理函数（如 `handle_ofpmsg_desc`, `handle_ofpmsg_flow_stats` 等）。
    4. 如果 `switch` 语句中没有匹配的类型，则打印未处理信息并返回 `CONTINUE`。

### `main`

```c
int main(int argc, char* argv[])
```

- **功能**: 程序的主入口点。
- **逻辑**:
    1. 调用 `ofp_init(argc, argv)` 初始化 OpenFlow 环境。
    2. 定义一个 `mask` 变量，用于指定程序希望监听和处理哪些类型的 OpenFlow 消息。
    3. 通过位或运算 (`|`) 将多个消息类型的掩码（如 `MASK_HELLO`, `MASK_FEATURES_REQUEST` 等）组合起来，赋值给 `mask`。
    4. 调用 `openflow_hook_init(mask, handle_openflow_callback)`，将 `mask` 和核心回调函数 `handle_openflow_callback` 注册到 OpenFlow 库。这样，只有 `mask` 中指定类型的消息到达时，`handle_openflow_callback` 才会被调用。
    5. 调用 `pause()`，使程序进入挂起状态，等待网络事件（即等待 OpenFlow 消息的到来）。
    6. 程序将在此处循环等待和处理消息，直到被终止。

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## 5. 已实现的协议类型总结

### A. `handle_openflow_callback` 中处理的类型

`main_user_openflow.c` 文件中的 `handle_openflow_callback` 函数是主要的消息分发器。它直接处理以下消息类型：

- **`OFPT_HELLO`**: 管理与控制器的初始握手过程。
- **`OFPT_FEATURES_REQUEST`**: 响应控制器，提供交换机的功能特性。
- **`OFPT_GET_CONFIG_REQUEST`**: 响应控制器，提供交换机的当前配置。
- **`OFPT_PACKET_OUT`**: 处理控制器下发的数据包，并从交换机指定端口发出。
- **`OFPT_ROLE_REQUEST`**: 处理控制器的角色变更请求（如 Master/Slave）。
- **`OFPT_MULTIPART_REQUEST`**: 用于请求各种统计和状态信息的复合类型。已实现的子类型包括：
  - **`OFPMP_DESC`**: 交换机的硬件/软件描述信息。
  - **`OFPMP_FLOW`**: 单个流的统计信息。
  - **`OFPMP_AGGREGATE`**: 聚合统计信息（总流数、包数、字节数）。
  - **`OFPMP_TABLE`**: 流表的统计信息。
  - **`OFPMP_PORT_STATS`**: 物理或逻辑端口的统计信息。
  - **`OFPMP_GROUP_FEATURES`**: 组表的特性。
  - **`OFPMP_PORT_DESC`**: 端口的描述信息。

### B. 与 `README.txt` 的比较

`README.txt` 文件提供了一个相似的列表，但存在一个显著差异：

- **`OFPT_FLOW_MOD` (类型 14)**: `README.txt` 文件列出了用于添加流规则的 `OFPT_FLOW_MOD`（记录为 `OFPT_FLOW=14`）。虽然 `README` 提到了用于此目的的 `fast_add_rule` 函数，但在 `main_user_openflow.c` 的 `handle_openflow_callback` 函数中**并无**直接处理 `OFPT_FLOW_MOD` 消息的 `case` 分支。这表明该功能可能未完全实现、在其他地方处理，或者 `README.txt` 中的文档领先于当前文件中的具体实现。

根据 `main_user_openflow.c` 中的可执行代码路径，只有 A 部分列出的消息类型被主回调循环主动处理。