[发明专利]可编程数据平面的报文转发方法

说明书

本发明涉及互联网技术领域，公开了一种可编程数据平面的报文转发方法，包括步骤：S1：生成缓存MAT，并将所述缓存MAT插入P4Pipeline的起始位置；S2：按照预定策略将流经数据平面的报文流的特征和转发处理行为作为表项添加到缓存MAT中，或从缓存MAT中移除，所述表项对应该报文流中所有的数据包；S3：对于数据平面命中缓存MAT表项的数据包对应的报文流的相应操作在所述缓存MAT内执行。本发明的可编程数据平面的报文转发方法避免了对数据包不必要的重复匹配，加快了可编程数据平面对报文的转发处理操作。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种可编程数据平面的报文转发方法。

背景技术

软件定义网络(Software-Defined Networking，SDN)的思想可以追溯至1995年Sun公司发布Java语言，经过二十多年的发展已经渐趋成熟。在美国知名科技网站InfoWorld 2011年11月公布的影响未来10年的十项新技术中，SDN排名第二。SDN的设计核心是控制平面和数据平面的分离。网络应用通过北向接口与控制平面进行交流，控制平面通过南向接口与数据平面进行交流。网络工程师和管理员只需要对网络应用进行编程，就能够简单和高效地配置和管理网络，从而对网络功能需求的变化作出快速相应，使得网络演进变得敏捷而灵活。

然而，SDN在发展过程中遇到了一定的阻碍。随着数据中心的蓬勃发展，越来越多的针对数据中心的网络协议被提出。鉴于硬件交换机支持新协议的周期往往达到数年之久，网络管理员通过大量的编码工作扩展软件交换机的功能来支持新的网络协议——这同样要花费许多精力。为了让交换机能够跟进网络协议的演进，2014年斯坦福大学的NickMcKeown教授和普林斯顿大学的Jennifer Rexford教授等共同提出了P4编程语言。

作为数据平面的特定领域语言，P4语言使用报文解析器(Parser)，匹配-动作表(Match-Action Table，MAT)，管道(Pipeline)等语素对SDN数据平面转发操作进行建模。P4语言描述下的数据平面，其报文转发是独立于网络协议的。P4语言解决了交换机发展滞后于网络协议发展的问题，为SDN网络中的数据平面带来了可编程性，使得SDN中“软件定义”的特质进一步彰显。在本文说明书中，可编程数据平面特指P4语言描述下的数据平面。

数据传输的高吞吐和低时延一直是网络演进的重要目标，SDN网络同样有此追求。现有的P4语言处于发展初期，仅用于描述数据平面的转发处理流程，具有较大的局限性。而在P4语言诞生之前，一些适用于SDN网络的数据平面设备(比如：Open vSwitch)就依靠设备缓存机制加快了数据平面的报文转发处理速率。但是这种内建缓存机制并不是一种通用的缓存机制，对SDN网络转发设备本身有一定的要求，每个SDN网络转发设备需要分别对待。而现有的P4程序定义的报文转发处理流程会对同一个无状态报文流中的数据包进行重复的表项匹配，即P4pipeline必须让数据包与多个MAT匹配才可将相应操作执行完毕，导致报文转发处理的吞吐量低，报文转发时延较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高可编程数据平面的报文转发吞吐量，降低报文转发时延。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可编程数据平面的报文转发方法，包括步骤：

S1：生成缓存MAT，并将所述缓存MAT插入P4Pipeline的起始位置；

S2：按照预定策略将流经数据平面的报文流的特征和转发处理行为作为表项添加到缓存MAT中，或从缓存MAT中移除，所述表项对应该报文流中所有的数据包；

S3：对于数据平面命中缓存MAT表项的数据包对应的报文流的相应操作在所述缓存MAT内执行。

其中，所述步骤S1包括：