P4_tutorials

😍经过接连两周连续每天熟悉p4官方给出的教程,慢慢的对p4有了进一步的理解。👍p4是一个数据面的编程语言,能够对数据包的包头自定义设计、自定义解析,然后设计流程让数据包按照包头的解析结果进行流表的匹配和动作的执行,动作包括:👉对数据包转发给下一个端口,clone数据包,修改数据包的包头、添加或者减少数据包的包头、给控制层转发数据包等等动作。

p4语言的执行流程

  官方的教程demo中仅给出的是v1model的target转发模型,P4_16和P4_14都支持这种转发模型,所以我的实验和理解都是基于这种转发模型的。v1model模型图和p4程序的顺序结构如下图所示:


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  所以呢执行的顺序可以清楚的看出来。

parse状态机的理解

  但是针对parse这一环节,我一度很困扰,因为我一直想解析一个不定长的header,但是一直找不到案例,而且在p4_16的语言规范的文档中,提供了一种变长的header结构,但是前提是你得事前知道有多长,类似于ipv4的length字段,尽管ipv4有option字段,但是length字段又明确了长度,所以p4的变长header也是这种机制。但是这对我于p4的header解析,有了一个认识的契机,本来我一直以为这个解析和结构之间的声明顺序有很大的关系,结果,😀发现这个和华为提出的pof架构很类似都是利用偏移来做的解析,只不过p4语言更加高级,你不能从代码上看出偏移,但是本质还是偏移,比如下面这个数据包,(这是用scapy发出的数据包🐍)。

sendp(Ether()/IP()/TCP()/"Hello")

  那么当switch收到packet时,👉进入到start state状态,那么可以看出来这个包是第二层的包,那么势必要首先解析的是最外层的Ether层,他是从第0位开始解析到Ether header的size为止,👉那么下一步的状态就转移到parse_ether state状态,并且开始解析ipv4的header,同理他是从Ether结束的下一位一直解析ipv4的size长度位置为止,👉依次下去,所以每次你选择的state的解析动作一定是暴露在最外层的,你不能一上来就直接解析tcp,因为他会以为是从0开始解析tcp header长度个bit位,这是错误的,👍所以哪怕你对于这个header不感兴趣,你也得一层一层的解析header。解析完之后,所有解析过的header都是可以在后面的步骤中直接使用,包括赋值,和引用。

table-match

  table的match动作可以只包含动作,不含有key那样的话就相当于直接执行默认的action,还有一个就是在apply的流程中不能直接操作action所以可以利用上面的这种机制来直接执行某项action。table同样可以通过CLI来下发,在mininet CLI中输入xterm s1,显示出s1的terminal,这表明这是s1交换机的terminal,然后运行simple_switch_CLI --thrift-port 9090 --json basic.json就可以进入到s1交换机的CLI交互界面,如下图所示,你可以通过输入help显示存在的命令,你也可以通过help+某一个命令来显示这个命令怎么用👍。具体的各种操作可以参照github p4lang的仓库。

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  这里另外需要讲的就是clone数据包,在p4_14的tutorial中还存在一个copy_to_cpu的案例,但是在p4_16中却不在了😭,所以我找了很多的资料才弄清楚函数的演变关系,现在直接调用clone3函数就可以啦,直接实现clone packet的功能,具体的函数说明可以参照,但是这里我给出一个我实现的流程

clone packet with p4

🤜1. 在p4_16的tutorial的basic案例中的basic.p4文件中加入clone3(CloneType.I2E,250,standard_metadata);,只是要加在ingress中的,这个与第一个参数相对应,第一个参数表明是ingress->egress,所以要与之对应,
🤜2. 第二个参数是mirror_id,这个后面需要在CLI中下发,类似于一个流表的变量,下发mirror时需要用到下面的命令mirroring_add 250 3,这表明第二个参数是250时需要从2端口转出去,这个与原来的packet是不相干的,最后一个我暂时还不是很明确能干什么,因为也有一个函数clone这就相当于没有第三个参数。但是cloned packet与原本的packet之间的区别由standard_metadata.instance_type可以区分,所以在egress中可以通过匹配standard_metadata.instance_type来实现修改目的地址的动作,需要在控制面输入table_add direct change_ipv4 1 =>来配置流表,使得当匹配的key:standard_metadata.instance_type为1时,采取change_ipv4的action.

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👌这样就可以实现clone数据包了,实现的结果就是当你从h1发出一个数据包时,能在h2收到两个。
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