p4数据面编程语言

p4语言简介

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P4(Programming Protocol-Independent Packet Processors) 是一种数据面的高级编程语言。数据面编程就是我们自定义匹配字段 ，自定义动作类型 ， 从而自定义流表 ，进而形成流水线。p4不仅可以对数据流进行转发，还可以对交换机等转发设备的数据处理流程进行软件编程定义。p4语言实现的交换机架构如下图

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p4语言特点

p4的几个需要注意的点：

• 可以实现现有协议的转发功能
• 可以自定义数据包结构
• 可以在现有协议的基础上进行新的功能开发
• SW 风格开发——协议和转发的开发模式类似于软件开发

p4的语言要素

1. headers（metadata）
2. parser
3. table & action
4. control flow code

headers

可以自定义header，添加目前数据包中不存在的字段，便于实现转发时候特定字段的匹配和动作。但是p4写成的程序只负责解析字段，所以还需要软件环境。

parser

用于解析数据包的headers的状态机，他可以有很多种状态，可以根据来的数据包的状态来选择变成哪个状态，而且有三个预留的状态

• start
• reject

• accept

  
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  除这三个之外的状态可以自己定义，状态之间的转变也可以用户自己定义，完全是可编程的。

table & action

table是由controller通过南向协议进行下发，而匹配的模式可以由p4语言来确定，table只提供了表，怎么去查表，查表之后进行怎么样的动作，也都完全由p4程序来确定，包括匹配的key，下一步的action id，但是action data是由table传出来的。

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control flow code

这部分就像是c++程序里面的顺序结构，规定先干什么，然后在干什么，最后干什么，这部分的可编程化，把交换机的单一功能变得更加自主和智能化。交换机不再仅仅完成简单的ip或者名称匹配，而是又一个复杂的流程需要完成，可以是多个匹配任务的连续，也可以对数据包的包头进行修改，增加，删减等动作。所谓的协议和转发策略一切变得跟软件开发一样简单。