[发明专利]基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法

说明书

本发明提出了一种基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法，包括：步骤一、配置x86芯片的DPDK环境；步骤二、编写P4文件进行数据平面的描述；步骤三、通过编译P4文件生成接入DPDK接口的配置文件以及传输给控制平面的设备描述符。本发明提出的方法无需使用专有的交换机芯片，通过使用廉价的x86架构的通用处理器芯片，即可实现可编程的数据平面转发。

技术领域

本发明涉及交换机领域，尤其涉及一种基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法。

背景技术

软件定义网络（Software Defined Network，SDN）是由美国斯坦福大学clean-slate课题研究组提出的一种新型网络架构，其核心思想是通过将网络设备的转发面与数据面分离进行网络流量的控制，因其可以通过网络管理员对控制平面和数据平面分别进行可编程设计而受到运营商和数据中心的欢迎。

对控制平面的可编程实现方案有数个开源框架，对于数据平面的可编程设计目前主要是由P4论文“P4：Programming ProtocolIndependent Packet Processors”指导。业内专家关于P4的研究主要是针对流量控制、状态转发、协议无关等特征。P4语言联盟（https://p4.org/）提出的框架是通过编译P4源文件，生成配置JSON格式文件配置到bmv2软件交换机中，使用mininet工具仿真网络拓扑进行实验。在现实网络场景中部署P4目标交换机需要使用专有P4交换机芯片插入PCIE接口的主机上，受到极大的限制。

综上所述，现有的可编程数据平面在物理环境中的实现依赖于专有的交换机芯片，各大厂商推出的专有芯片相互独立，互不兼容，加上配套的器件和附加电源模块导致交换机体积大，功耗高，造价贵。对于可编程数据平面语言P4的推广和应用造成极大的阻碍。

发明内容

为了解决上述问题，有必要提供一种基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法。

本发明第一方面提出一种基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法，包括：

步骤一、配置x86芯片的DPDK环境；

步骤二、编写P4文件进行数据平面的描述；

步骤三、通过编译P4文件生成接入DPDK接口的配置文件以及传输给控制平面的设备描述符。

基于上述，配置x86芯片的DPDK环境的方法：

重新编译内核模块，将UIO编译进内核模块中；

设置1G或者2G的大页内存；

将x86芯片的cpu与网络适配器进行绑定。

基于上述，编写P4文件进行数据平面的描述具体包括：根据数据交换平台的报文类型和业务逻辑编写描述数据平面的P4源文件。

基于上述，通过编译P4文件生成接入DPDK接口的配置文件以及传输给控制平面的设备描述符具体为：从cpu绑定的网络适配器接收数据报文，使用零拷贝技术，将网络地址传输到P4文件定义的解析器；解析器根据P4定义剥除报文头部，并根据流表内容将报文地址交由DPDK接口处理；最后将数据报文有效载荷进行报头封装，加入DPDK发送队列，经由网络适配器进行发送。

本发明第二方面提出一种基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计系统，包括x86芯片和网络适配器，所述x86芯片和网络适配器通信连接，用以执行如所述的基于DPDK的可编程数据平面软件交换机的设计方法。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说：本发明提出的方法无需使用专有的交换机芯片，通过使用廉价的x86架构的通用处理器芯片，即可实现可编程的数据平面转发。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明