实验8:数据平面可编程实践——P4
2021/11/3 12:40:12
本文主要是介绍实验8:数据平面可编程实践——P4,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
实验8:数据平面可编程实践——P4
一、实验目的
- 掌握V1Model框架下P4_16的程序结构和基本语法
- 能够运用 P4 进行简单数据平面编程
二、实验环境
- 下载虚拟机软件Oracle VisualBox或VMware;
- 在虚拟机中安装Ubuntu 16.04 Desktop amd64,并安装完整Mininet和P4开发环境;
- 提供P4镜像P4-Suite2018.ova,提取码:egwf
三、实验要求
学习P4官方示例教程,链接:https://github.com/p4lang/tutorials,了解P4-16版本的基本语法、基于V1Model的P4代码结构,完成如下练习:
(一)基本要求
熟悉使用P4实现交换机IPv4的基本转发原理,编写P4程序,在下面的拓扑中实现IPV4 隧道转发。
- 编写补充basic_tunnel.p4中的代码并运行
/* -*- P4_16 -*- */ #include <core.p4> #include <v1model.p4> const bit<16> TYPE_MYTUNNEL = 0x1212; const bit<16> TYPE_IPV4 = 0x800; /************************************************************************* *********************** H E A D E R S *********************************** *************************************************************************/ typedef bit<9> egressSpec_t; typedef bit<48> macAddr_t; typedef bit<32> ip4Addr_t; header ethernet_t { macAddr_t dstAddr; macAddr_t srcAddr; bit<16> etherType; } header myTunnel_t { bit<16> proto_id; bit<16> dst_id; } header ipv4_t { bit<4> version; bit<4> ihl; bit<8> diffserv; bit<16> totalLen; bit<16> identification; bit<3> flags; bit<13> fragOffset; bit<8> ttl; bit<8> protocol; bit<16> hdrChecksum; ip4Addr_t srcAddr; ip4Addr_t dstAddr; } struct metadata { /* empty */ } struct headers { ethernet_t ethernet; myTunnel_t myTunnel; ipv4_t ipv4; } /************************************************************************* *********************** P A R S E R *********************************** *************************************************************************/ parser MyParser(packet_in packet, out headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { state start { transition parse_ethernet; } state parse_ethernet { packet.extract(hdr.ethernet); transition select(hdr.ethernet.etherType) { TYPE_MYTUNNEL: parse_myTunnel; TYPE_IPV4: parse_ipv4; default: accept; } } state parse_myTunnel { packet.extract(hdr.myTunnel); transition select(hdr.myTunnel.proto_id) { TYPE_IPV4: parse_ipv4; default: accept; } } state parse_ipv4 { packet.extract(hdr.ipv4); transition accept; } } /************************************************************************* ************ C H E C K S U M V E R I F I C A T I O N ************* *************************************************************************/ control MyVerifyChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) { apply { } } /************************************************************************* ************** I N G R E S S P R O C E S S I N G ******************* *************************************************************************/ control MyIngress(inout headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { action drop() { mark_to_drop(); } action ipv4_forward(macAddr_t dstAddr, egressSpec_t port) { standard_metadata.egress_spec = port; hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr; hdr.ethernet.dstAddr = dstAddr; hdr.ipv4.ttl = hdr.ipv4.ttl - 1; } table ipv4_lpm { key = { hdr.ipv4.dstAddr: lpm; } actions = { ipv4_forward; drop; NoAction; } size = 1024; default_action = drop(); } action myTunnel_forward(egressSpec_t port) { standard_metadata.egress_spec = port; } table myTunnel_exact { key = { hdr.myTunnel.dst_id: exact; } actions = { myTunnel_forward; drop; } size = 1024; default_action = drop(); } apply { if (hdr.ipv4.isValid() && !hdr.myTunnel.isValid()) { // Process only non-tunneled IPv4 packets ipv4_lpm.apply(); } if (hdr.myTunnel.isValid()) { // process tunneled packets myTunnel_exact.apply(); } } } /************************************************************************* **************** E G R E S S P R O C E S S I N G ******************* *************************************************************************/ control MyEgress(inout headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { apply { } } /************************************************************************* ************* C H E C K S U M C O M P U T A T I O N ************** *************************************************************************/ control MyComputeChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) { apply { update_checksum( hdr.ipv4.isValid(), { hdr.ipv4.version, hdr.ipv4.ihl, hdr.ipv4.diffserv, hdr.ipv4.totalLen, hdr.ipv4.identification, hdr.ipv4.flags, hdr.ipv4.fragOffset, hdr.ipv4.ttl, hdr.ipv4.protocol, hdr.ipv4.srcAddr, hdr.ipv4.dstAddr }, hdr.ipv4.hdrChecksum, HashAlgorithm.csum16); } } /************************************************************************* *********************** D E P A R S E R ******************************* *************************************************************************/ control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) { apply { packet.emit(hdr.ethernet); packet.emit(hdr.myTunnel); packet.emit(hdr.ipv4); } } /************************************************************************* *********************** S W I T C H ******************************* *************************************************************************/ V1Switch( MyParser(), MyVerifyChecksum(), MyIngress(), MyEgress(), MyComputeChecksum(), MyDeparser() ) main;
- 运行终端输入命令 make run
- 执行pingall检测其连通性
- XTERM打开h1和h2终端
1.不使用隧道:
-
在h2输入:./receive.py
-
在h1输入: ./send.py 10.0.2.2 "sdn" 向主机h2发送消息:![image-20211102213351886]
-
h2接收:
数据包正常按照目的ipv4地址送达
2.使用隧道进行测试
- 在h1中输入:./send.py 10.0.2.2 "goodbye h2" --dst_id 2![image-20211102214745274]
四、实验心得
本次实验的主要内容是掌握V1Model框架下P4_16的程序结构和基本语法能够运用 P4 进行简单数据平面编程。
实验难度:较高
问题以及解决方法:
1.需要学习P4语言的相关知识,文档内容比较长,比较难以理解,学习时间很长。
2.在官方github上克隆了仓库到本地进行运行,但是在运行的过程中,发现编译失败。是因为版本的问题。解决方法是mark_to_drop(stdmeta)中的参数去掉。
总结:本次实验的总体内容具有一定的理解、学习难度。通过学习P4实现交换机IPv4的基本转发原理,能够运用 P4 进行简单数据平面编程。几次试验下来掌握了mininet的使用,增强了对linux系统的了解以及掌握了命令行的使用。
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