YANG模型介紹及語法

1、YANG 模型介紹及語法YANG模型是什么？YANG模型是一種數(shù)據(jù)建模語言，用來建模由NETCONF協(xié)議、NETCONF遠(yuǎn)端過程調(diào)用（RPCs）、和NETCONF通知（notification）操作的配置數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。YANG建模NETCONF協(xié)議的操作和內(nèi)容層（RFC4741，Section 1.1）。 YANG模型特性：建模XML格式數(shù)據(jù)并由控制器元素提供功能：具有自己的語法格式，可以無差地轉(zhuǎn)化為XML格式，同時通過yangtools plugin可以生成相應(yīng)的java接口、類及方法等，為OpenDaylight內(nèi)部數(shù)據(jù)（控制器元素）處理編程提供了便利。定義語義元素和他們的關(guān)系，模擬所有

2、的元素作為一個系統(tǒng)，YANG模型是一種樹形結(jié)構(gòu)的建模語言，通過YANG模型本身的語法和語義關(guān)系可以看出其定義方式的靈活性。YANG數(shù)據(jù)模型的XML特性提供了一種自表述數(shù)據(jù)的方式，控制器元素和采用控制器北向接口API的應(yīng)用可以以一種原生格式與數(shù)據(jù)模型一起調(diào)用。利用一種模式語言簡化控制器元素和應(yīng)用的開發(fā)。模塊中提供功能的開發(fā)者可以定義一個模型，從而可以創(chuàng)建對于所提供功能的更簡單的、數(shù)據(jù)類型的API。因此降低了通過服務(wù)抽象層提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的錯誤交互。YANG模型與NETCONF由最初YANG模型的定義可知，YANG模型與NETCONF密切相關(guān)，其產(chǎn)生是為了對NETCONF協(xié)議所操作的數(shù)據(jù)進行建模。最

3、初的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP也有對應(yīng)的建模語言SMI。下圖給出NETCONF/YANG與SNMP/SMI相關(guān)概念對比。 圖1如圖中所示，NETCONF在很多方面體現(xiàn)出對于SNMP協(xié)議的優(yōu)越性，NETCONF協(xié)議由XML編碼，以SSH加密，采用TCP連接，體現(xiàn)出更好的安全性和可靠性。下面簡單引出NETCONF協(xié)議的configuration data store。PicYANG模型通過樹形結(jié)構(gòu)的節(jié)點定義描述了數(shù)據(jù)模型的層級嵌套結(jié)構(gòu)以及各屬性的數(shù)據(jù)類型。YANG具有自己的語法格式，也可以無差別地轉(zhuǎn)換為XML格式，稱之為YIN。可以使用第三方工具pyang進行轉(zhuǎn)換。pyang地址：http:/www.y

4、/twiki/pub/Main/YangTools/pyang.1.html接下來將會對YANG模型的語法和語義進行描述，說明在YANG中數(shù)據(jù)模型是如何定義的，并且以XML格式展示，以及NETCONF操作如何來操作數(shù)據(jù)。（/html/rfc6020#section-1）YANG模型語義及語法YANG模型主要內(nèi)容圖2正如之前所提到的，除去header information、imports&includes、Type definitions之外，YANG模型的主要內(nèi)容Configuration&Operati

5、onal data declarations和Action（RPC）&Notification declarations對應(yīng)了YANG模型定義中的“NETCONF協(xié)議、NETCONF遠(yuǎn)端過程調(diào)用（RPCs）、和NETCONF通知（notification）”。下面將通過基本示例來介紹以上所述主要內(nèi)容。YANG HEADER圖3上圖所示是一個YANG文件的HEADER，其中module name（vxlan）要與YANG文件的文件名一致（即這個YANG文件的名字為vxlan.yang），namespace用來唯一標(biāo)識這個YANG模型與其他YANG模型不同，prefix作為namespac

6、e的一種簡寫，其次import用來定義導(dǎo)入的其他YANG模型，注意到在后面的大括號中包括這個YANG模型的prefix和revision-data。revision用來唯一定義這個YANG模型的revision。其余一些organization、contact、description定義僅用于描述。YANG模型是一個XML格式定義語言。另外，針對上圖示例中沒有體現(xiàn)的“include”來說，include是用于將sub-module引入到module里面，這個module不一定要有一個文件。Submodule沒有namespace而是以belongs-to來表征屬于哪一個main module.

7、 YANG TYPESData TypeYANG模型的Data Type包括Base Type和Derived Type, Base Type即為一個簡單的類型，Derived Type或許是typedefs定義的一個Base Type或許是grouping定義的具有結(jié)構(gòu)的類型。接下來在Typedef Statement和Grouping Statement中將會進一步介紹Derived Type。Base Type The leaf StatementThe leaf-list StatementThe container StatementThe must StatementThe lis

8、t StatementThe augment StatementThe when StatementThe union StatementThe grouping StatementThe choice StatementThe anyxml StatementThe rpc StatementThe notification Statement 圖4/view/YANG Tools:YANG to Java Mapping Typedef Statement在Typedef中還包涵諸如“rang”、“l(fā)ength”的細(xì)節(jié)定義，有興趣可查

9、看rfc6020圖5圖中定義實現(xiàn)了一個“percent”類型（Derived Type），Container Statement作為data store有效入口的存在，可以理解為從container處以下的值才是有效的，沒有值，但包含一系列的子節(jié)點圖6Grouping Statement定義樹形結(jié)構(gòu)的“暫時”樹干，這么說主要是區(qū)別于container，從形式上看兩者及其相似都是具有樹形結(jié)構(gòu)，但在運行過程中g(shù)rouping是無效的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)它作為衍生類型（uses）存在于container中時才有效.圖7Leaf Statementleaf:用來定義屬性值，如name,ID等。有值，但不包含任

10、何子節(jié)點List Statement定義了一組具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，在json格式的實例中是一個數(shù)組，在xml格式的實例中是一系列名稱和結(jié)構(gòu)相同的xml節(jié)點 。List中的各個元素之間通過key來唯一標(biāo)識；例如nodes圖8兼具leaf和list的特點，定義了一組相同類型的值。不包含子節(jié)點。在json格式實例中是一個數(shù)組且數(shù)組中每個元素都是一個值，在xml格式的實例中是一系列名稱相同值不同的xml節(jié)點Choice & case Statement´choice:定義的節(jié)點結(jié)構(gòu)是不完全確定的。它包含多個case子節(jié)點，代表不同的分支，分別定義了該節(jié)點的一種可能的結(jié)構(gòu)。最終節(jié)點

11、的結(jié)構(gòu)是且僅能是所有分支中的一種。AugmentYANG模型允許一個module插入附加節(jié)點到data models中，包括當(dāng)前的module(以及子mudule)或者一個外部module. 對于供應(yīng)商來說，增加vendor-specific參數(shù)到標(biāo)注的data model中可協(xié)作使用。圖9Configuration & Operational Data StoreData store中的數(shù)據(jù)存儲分兩種形式：config和operational ，config持有由應(yīng)用所寫的數(shù)據(jù)，而operational反映了設(shè)備的實際狀態(tài)，從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，如果沒有錯誤即可以看到設(shè)備的當(dāng)前實際信息。c

12、onfig data store中查詢流表通常不包含以路由為目的的流表項（這就是為什么operational方式可以查詢到table-miss流表項，即out-port：controller，而config方式查詢不到），但是OpenDaylight開發(fā)者表示這個方面未來可以改變，而之所以這樣是因為這些流通過外部的流服務(wù)（不經(jīng)過dataStore和config）發(fā)送到設(shè)備，然后這些流由設(shè)備通過數(shù)據(jù)形式以operational的形式重新報回。config具有相對于控制器的生命周期（甚至重啟都可以依然存活）。這些流表項由應(yīng)用添加到這里并且當(dāng)有合適的設(shè)備時就會發(fā)送給它。原則上講openflowplu

13、gin和controller都不應(yīng)該動用config。這個是為應(yīng)用程序而保留的，比如FRM監(jiān)聽到改變就寫到config里面以發(fā)送流到設(shè)備。這個可以用來做預(yù)配置-應(yīng)用程序可以為一些尚未存在的設(shè)備寫一些“有用的“流，一旦設(shè)備存在相關(guān)的流就會下發(fā)到其中，而不用任何應(yīng)用程序的動作。Config 一般用來下發(fā)配置（post,put）,也可以獲取信息（get）Operational一般是獲取實際設(shè)備信息（get），config data store的內(nèi)容和operational data store的內(nèi)容可能不同，但是不同模塊之間兩者的設(shè)計可能不太相同，舉例說明：對于openflow協(xié)議：operatio

14、nal反映設(shè)備的實際信息，假如下發(fā)配置，流程是config->device->operational對于bgp協(xié)議：下發(fā)配置流程是：config->operational->device在YANG模型中，只有當(dāng) “config true”存在時這段數(shù)據(jù)才是config data store的內(nèi)容，否則均為operational data store，不定義則默認(rèn)”config false”.RPCrpc：用于定義netconf的一個rpc操作。它可能包含input和output子節(jié)點，分別是該rpc操作所需要的輸入和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。若沒有則表明該操作不需要輸入數(shù)據(jù)或者沒有

15、輸出數(shù)據(jù)。NOTIFICAION除了rpc，yang還有一個類似的“notification”， notification用于定義netconf的通知消息的內(nèi)容，也是用來定義一個服務(wù)。兩者的區(qū)別在于rpc是一對一的，即單播，而notification是多播的，當(dāng)Provider提交一個notification時，所有的訂閱該服務(wù)的Consumer都會收到通知，如典型的PacketIn消息，所謂的訂閱即實現(xiàn)該notification的接口。rpc生成的接口類名后綴都是Service。nontification生成的接口類名后綴是Listener。OpenDaylight南北向接口針對以上討論了這

16、么多關(guān)于YANG模型的知識， YANG模型除卻本身作為NETCONF協(xié)議的數(shù)據(jù)建模語言之外，在OpenDaylight中的應(yīng)用誕生了眾所周知的MD-SAL。MD-SAL簡述對于服務(wù)抽象層的Model-driven方法體現(xiàn)出一種統(tǒng)一北向和南向API以及SDN控制器中多種服務(wù)和元素中所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了描述控制器元素所提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，YANG模型作為一種服務(wù)和數(shù)據(jù)抽象的建模語言就起到了作用。MD-SAL（Model Driven Service Abstraction Layer）模型驅(qū)動服務(wù)抽象層的特別就體現(xiàn)在模型（即YANG模型）驅(qū)動。如前所述，YANG模型可以無差別地轉(zhuǎn)換為XML格式，同時

17、可以通過yangtools生成java代碼，這就是YANG模型實現(xiàn)對OpenDaylight南北向接口數(shù)據(jù)建模的關(guān)鍵。下面以實際示例的形式展現(xiàn)YANG模型定義與南北向接口的關(guān)系。YANG模型與北向接口圖3、圖6、圖7所示為一個簡單的北向接口示例的YANG模型截圖，在完成YANG模型、java程序?qū)崿F(xiàn)以后，啟動起OpenDaylight可以在北向得到如下RESTCONF接口：圖12為了看的清楚接下來采用restclient做展示針對以上YANG模型定義，可以知道相應(yīng)的配置下發(fā)為： 圖13下發(fā)之后可以通過get方法查到剛剛所下發(fā)的配置，如下圖所示圖14以上簡單示例了一個yang模型對北向接口數(shù)據(jù)結(jié)

18、構(gòu)的定義模式，其中還有很多諸如operational data store& config data store、list& key以及格式書寫的細(xì)節(jié)，由于時間關(guān)系就暫且不展示了。YANG模型與南向接口YANG模型與南向接口的關(guān)系主要由java語言體現(xiàn)，也即yangtools將YANG模型生成相應(yīng)的java代碼，對于這部分將以ovsdb代碼作展示。在ovsdb->southbound中定義了ovsdb的具體南向接口，截取southbound-api中ovsdb.yang中的一條主線如下所示，其實由此我們同時也可以分析出ovsdb的北向接口，即為http:/localhos

19、t:8181/config/network-topology:network-topology/topology/topology-id/node/node-id/termination-point/tp-id/下面我們來找一下這樣的YANG模型會生成什么樣子的java代碼：跟從YANG模型定義的路徑就可以追蹤到想要找到的接口生成代碼，對于這個例子來說，YANG模型生成的代碼如上圖所示。上圖是針對augment來說所生成的代碼，圖中容易看到，在ovsdb-port-interface-attributes中所具有的leaf節(jié)點，在ovsdbTerminationPointAugmentationBuilder.java中都有相應(yīng)的getter和setter方法（如圖中灰色部分的getOptions）。在中很容易搜到y(tǒng)ang-java mapping的頁面，在此不再敖述。Tips:仔細(xì)觀察yang模型與生成的代碼不難發(fā)現(xiàn)，本例中的list都是具有interface的java文件，而leaf則沒有，yang模型生成的代碼多很容易混亂，