SRv6项目实践（三）：P4Runtime基础以及交换机控制

在正式介绍P4runtime基础之前，先说一说P4的编译和实现的过程

• bmv2.json：p4文件经过编译器编译以后会生成bmv2.json文件，此文件以JSON格式定义BMv2 simple_switch目标的配置。当simple_switch接收到新的数据包时，它使用此配置以与P4程序一致的方式处理数据包。

• p4info.txt：该文件包含了各个表和操作，它们的id用一个索引值来表示，比如a表用b操作，不会直接说用名字为B的操作，而是说用索引为xxx的操作，然后锁定到b上执行相关的功能，其次，用了一个bitwith来描述，要访问的数据的比特长度是多长。

• p4c编译器将p4编译成两份文件，其中一份是p4info.txt，另一份是bmv2.json（在bmv2这个p4target中是这种格式），将这两个文件再整合起来，作为配置，放到交换机中。另一方面，P4 Info也会将进入给控制器供控制器去查询，当控制器拿到P4 Info之后，即可透过P4 Info来产生P4 Runtime的讯息。

• 从右边的图可以看出，控制平面和P4Runtime服务器是以p4runtime.proto的rpc支持的，具体可以看下文，介绍了P4和P4runtime的具体工作

P4 与 P4Runtime 介绍 - 知乎 (zhihu.com)

1.创建数据平面与控制平面环境

通过make start，我们创建了两个容器，其中一个是mininet另一个是onos，但是在本文中没有被用到。（我这里用的是restart）

用make mn-log可以查看数据平面的基本创建信息

这个拓扑如顶上的那幅图所示，是一个2x2的拓扑，其中h1a h1b h1c被划在一个子网中，其他在别的子网，mininet容器被创建以后，在tmp文件夹的每一个转发设备下生成了三个文件

• tmp/leaf1/stratum_bmv2.log:包含了叶节点的stratum_bmv2日志
• tmp/leaf1/chassis-config.txt: Stratum“机箱配置”文件，用于指定交换机启动时使用的初始端口配置；该文件由mininet/topo-v6.py调用的StratumBmv2Switch类自动生成。
• tmp/leaf1/write-reqs.txt: 交换机处理的所有P4Runtime写入请求的日志（如果交换机未接收到任何写入请求，则该文件可能不存在）。

2.使用P4Runtime

在本部分中，我们将使用P4Runtime Shell，这是一个交互式Python CLI，可用于连接P4Runtime服务器并运行P4Runtime命令。例如，它可以用于创建、读取、更新和删除流表条目。

shell可以在两种模式下启动，有或没有P4管道配置。在第一种情况下，shell将使用P4Runtime SetPipelineConfig RPC将给定的管道配置推送到交换机；在第二种情况下，shell将尝试检索交换机中当前配置的P4Info。

在这两种情况下，shell都会使用P4Info文件做如下工作：

• 允许使用P4Info名称而不是数字ID来指定运行时实体，例如表条目（更容易记忆和读取）
• 提供自动补全功能
• 验证CLI命令

最后，连接P4runtime服务器，有几个重要项：

util/p4rt-sh --grpc-addr localhost:50001 --config 
p4src/build/p4info.txt,p4src/build/bmv2.json --election-id 0,1

• util/p4rt-sh：这是一个使用p4runtime的工具
• --grpc-addr localhost:50001:grpc的远程过程调用，下图所示，每一个p4rumtime server都对应了一个转发设备，所以如果我们要同时控制所有的交换机，我们要访问4个server，这个远程过程调用的p4runtime服务器就放在在BMV2这个转发实体上，我们在本机中，要访问他们，就等于是同时访问了4台服务器，这里只先访问一台。
• 

 

 --config p4src/build/p4info.txt,p4src/build/bmv2.json：这个配置包含了两个关键文件，一个是bmv2.json文件，另一个是P4info文件：分别描述了交换机的行为模型的具体行为，P4info则指定可通过P4Runtime访问的P4实体的元数据，实体与P4源代码中的实例化对象具有一一对应关系，在运行时安装表条目时需要该文件，额外的，还有一个重要的事情，我们可以看到这两个文件是在build下的，是编译后的，所以我们需要先make p4-build才可以使用rumtime

--election-id 0,1 当连接到P4Runtime服务器时，规范要求我们提供一个主控权选举ID，以便能够写入状态，例如管道配置和表条目，通过这个指令，我们可以访问到数据平面交换机leaf1

 好的，现在我们进来了rumtime的命令行，我们可以用各种指令访问到p4交换机它现在身上的表和操作或者计数器有哪些，也可以访问到表、操作、计数器对应的值，让我们来看看吧！如果想知道一个table的具体内容，可以用tables["IngressPipeImpl."]来访问。

 

这里有一些功能和表是涉及到后面的代码的，我们先不在乎这些，就看看这几个访问的指令的用法就好了，分别是：tables, actions, action_profiles, counters, direct_counters

大家还可以看看添加表项或者counter的用法，这里就不多说了：

3.P4runtime操作leaf1

首先，使用make mn-cli这个命令，打开mininet的命令行

• NDP：为了能够ping同一子网中的两个IPv6主机，首先，主机需要使用邻居发现协议（NDP）解析其各自的MAC地址，这相当于IPv4网络中的ARP。例如，当尝试从h1a ping h1b时，h1a将首先生成NDP邻居请求（NS）消息以解析h1b的MAC地址。一旦h1b接收到NDP NS消息，它就应该用具有它自己的MAC地址的NDP邻居广告（NA）来回复。现在，两个主机都知道彼此的MAC地址，并且可以交换ping数据包。
• 如果使用P4Runtime正确编程，交换机应该能够处理NDP数据包（请参阅l2_ternary_table），但是，为了使事情变得简单，让我们在主机中插入两个静态NDP条目

为两个主机设计静态的条目，在这里，主机1a把1b的ipv6地址和以太网地址对上，然后用h1a的以太网0接口这个网卡来交互

h1a ip -6 neigh replace 2001:1:1::B lladdr 00:00:00:00:00:1B dev h1a-eth0
h1b ip -6 neigh replace 2001:1:1::A lladdr 00:00:00:00:00:1A dev h1b-eth0

使用ip neigh show就可以查看邻居了

 

 但是现在呢，你尝试去ping双方并没有用，因为，就算你主机知道在哪，p4交换机不知道

 为了让交换机能够转发，我们需要做出如下设置，正好对应了顶上的图

Match (Ethernet dest)	Egress port number
00:00:00:00:00:1B	4
00:00:00:00:00:1A	3

 在p4runtime的命令行中，输入：

te = table_entry['IngressPipeImpl.l2_exact_table'](action='IngressPipeImpl.set_egress_port')
te.match['hdr.ethernet.dst_addr'] = '00:00:00:00:00:1A'
te.action['port_num'] = '3'
te.insert()

te = table_entry['IngressPipeImpl.l2_exact_table'](action='IngressPipeImpl.set_egress_port')
te.match['hdr.ethernet.dst_addr'] = '00:00:00:00:00:1B'
te.action['port_num'] = '4'
te.insert()

这样就打了两个表项进去了，注意格式，是：

• tables[要插的表]（要做的操作）
• match[匹配的数据]=数据的值
• action[操作的数据]=数据的值
• insert（）完成插入

到此，我们就成功插入了表项了，来看看表项：

好了，我们实现了双方的互ping，实验很简单，主要是对操作以及原理的理解。