P4 (язык программирования) - Википедия - P4 (programming language)

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Май 2015 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) Эта статья может чрезмерно полагаться на источники слишком тесно связан с предметом, потенциально препятствуя публикации статьи проверяемый и нейтральный. Пожалуйста помоги Улучши это заменив их более подходящими цитаты к надежные, независимые сторонние источники. (Июль 2019) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

P4 это язык программирования для контроля пакет экспедиционные самолеты в сетевых устройствах, таких как маршрутизаторы и коммутаторы. В отличие от языка общего назначения, такого как C или же Python, P4 - это предметно-ориентированный язык с рядом конструкций, оптимизированных для пересылка сетевых данных. P4 распространяется как Открытый исходный код, разрешенно лицензированный код и поддерживается некоммерческой организацией P4 Language Consortium.

История

Язык программирования P4 был первоначально описан в документе SIGCOMM CCR в 2014 году под названием «Программирование независимых от протокола пакетных процессоров».^[2] - аллитеративное название сокращается до «P4». Первый семинар P4 прошел в июне 2015 года.^[3] в Стэндфордский Университет. Обновленная спецификация P4 под названием P4-16 была выпущена в период с 2016 по 2017 год.^[4] замена оригинальной спецификации P4, названной P4-14.

Дизайн

Поскольку язык специально предназначен для приложений пересылки пакетов, список требований или вариантов дизайна несколько необычен для этих случаев использования. Язык предназначен для достижения нескольких целей:

Целевая независимость

Программы P4 предназначены для независимый от реализации, что означает, что они могут быть скомпилированы для многих различных типов исполнительных машин, таких как ЦП общего назначения, ПЛИС, система (ы) - на кристалле, сетевые процессоры и ASIC. Эти разные типы машин известны как P4. цели, и каждая цель должна быть предоставлена ​​вместе с компилятор который отображает исходный код P4 в целевую модель коммутатора. Компилятор может быть встроен в целевое устройство, во внешнее программное обеспечение или даже в облачную службу. Поскольку многие из начальных целей для программ P4 использовались для простой коммутации пакетов, очень часто можно услышать термин «коммутатор P4», хотя «цель P4» более формально верен.

Независимость протокола

P4 предназначен для независимый от протокола, что означает, что язык не имеет встроенной поддержки даже для распространенных протоколов, таких как IP, Ethernet, TCP, VxLAN, или же MPLS. Вместо этого программист P4 описывает форматы заголовков и имена полей требуемых протоколов в программе, которые, в свою очередь, интерпретируются и обрабатываются скомпилированной программой и целевым устройством.

Реконфигурируемость

Независимость от протокола и абстрактная языковая модель позволяют реконфигурируемость - Цели P4 должны иметь возможность изменять способ обработки пакетов (возможно, несколько раз) после их развертывания. Эта возможность традиционно ассоциируется с самолетами-экспедиторами, построенными на ЦП общего назначения или же сетевые процессоры, а не фиксированная функция ASIC. Хотя в языке нет ничего, что могло бы помешать данной цели оптимизироваться для определенного набора протоколов, эти оптимизации невидимы для автора языка и могут в конечном итоге снизить гибкость системы и цели реконфигурируемости.

Составные части

Программы P4 обычно состоят из следующих компонентов:

Логика парсинга

P4 позволяет специфицировать настраиваемую логику разбора заголовка пакета^[4] включая, помимо прочего, анализ типичных заголовков, используемых в наборе протоколов TCP / IP, и заголовков для конкретных приложений.

Заголовки

Определения заголовков описывают форматы пакетов и предоставляют имена для полей внутри пакета. Язык позволяет настраивать имена заголовков и поля произвольной длины, хотя многие определения заголовков используют широко известные имена протоколов и ширину полей. Например, 802.3 Определение заголовка Ethernet может называться «Ethernet» и состоять из 48-битного поля с именем «dest», за которым следует 48-битное поле «src», за которым следует 16-битное поле «type». Имена в определении заголовка используются позже в программе P4 для ссылки на эти поля.

Парсеры

P4 парсер - это конечный автомат, который просматривает входящий поток байтов и извлекает заголовки на основе запрограммированного графа синтаксического анализа. Простым примером может быть синтаксический анализатор, который извлекает поля источника и назначения и типа Ethernet, а затем выполняет дальнейшее извлечение на основе значения в поле типа (общие значения могут быть ipv4, ipv6 или MPLS).

Обработка с отслеживанием состояния

P4 позволяет программисту поддерживать состояние в виде регистров, счетчиков и измерителей^[4].

Общие таблицы действий при совпадении

Основным компонентом программы P4 является набор определяемых пользователем таблиц действий при сопоставлении. P4 рассматривает все таблицы действий сопоставления как общие, позволяя пользователю добавлять свои правила действий сопоставления через плоскость управления.^[4].

Обработка совпадений

В основе P4 лежит концепция конвейеры матча. По сути, пересылка сетевых пакетов или кадров может быть разбита на серию просмотров таблиц и соответствующих манипуляций с заголовками. В P4 эти манипуляции известны как «действия» и обычно состоят из таких вещей, как копирование байтовых полей из одного места в другое на основе результатов поиска в изученном состоянии пересылки. P4 обращается только к плоскости данных устройства пересылки пакетов. Он не определяет плоскость управления или какой-либо точный протокол для передачи состояния между плоскостями управления и данных. Вместо этого P4 использует концепцию таблиц для представления состояния плоскости пересылки. Должен быть обеспечен интерфейс между плоскостью управления и различными таблицами P4, чтобы позволить плоскости управления вводить / изменять состояние в программе. Этот интерфейс обычно называют «программным API».

Столы

P4 столы содержат состояние, используемое для пересылки пакетов. Таблицы состоят из ключей поиска и соответствующего набора действий и их параметров. Тривиальным примером может быть сохранение набора MAC-адресов назначения в качестве ключей поиска, и соответствующее действие может установить выходной порт на устройстве и / или увеличить счетчик. Таблицы и связанные с ними действия почти всегда связаны друг с другом последовательно, чтобы реализовать полную логику пересылки пакетов, хотя абстрактно можно построить единую таблицу, которая включает всю информацию о ключах поиска и полный набор выходных действий.

Действия

Действия в P4 описать поле пакета и метаданные манипуляции. В контексте P4 метаданные - это информация о пакете, не полученная напрямую от анализатора, например, входной интерфейс, по которому прибыл кадр. Описание примера действия на английском языке может быть следующим: «уменьшить IPv4 TTL поле на единицу »или« скопируйте MAC-адрес из таблицы выходных портов в заголовок исходящего пакета ».^[5] P4 определяет как стандартные метаданные, которые должны быть предоставлены всеми целями, так и метаданные для конкретных целей, которые предоставляет автор конкретных целей.

Поток управления

Поток управления в P4 определяет относительную последовательность таблиц и позволяет условное исполнение таблиц на основе конструкций if / then / else.

Рекомендации

внешняя ссылка

• Официальный веб-сайт