P4总结（自己写的思考。基于P4标签中的其它资料写的总结报告。）
P4语言提供的核心抽象
1、Header types（协议头类型）：描述数据包中每个协议头的格式。
2、Parser（解析器）：从接收数据包中识别协议头等其他元数据。
3、table（表）：将用户定义的键与action相关联。 P4表概括了传统的交换表;它们可用于实现路由表，flow查找表，访问控制列表等，以及用户根据自己需求定义的表类型。
4、Action: 是描述如何操作包头文件和元数据的代码片段。Actions可以包括在运行时由控制平面提供的数据。
5、Match-action（匹配操作单元）执行以下操作序列：
从包或元数据中查找key，再使用key执行表查找，选择要执行的操作（包括关联的数据），以及最后执行选定的操作。
6、Control flow（控制流）表示一个描述目标数据包处理的命令性程序，包括匹配action单元调用的数据相关序列。也可以使用控制流来执行Deparsing（分组重组）。
7、Extern objects（外部对象）是体系结构特定的构造，可以利用P4程序通过定义好的API进行操作，但其内部行为是硬连线的（例如校验和单元），因此不能用P4编程。
8、User-defned metadata（用户定义的元数据）：与每个数据包关联的用户定义的数据结构。
9、Intrinsic metadata（内部元数据）：由交换机提供的与每个数据包相关联的元数据，例如已接收数据包的输入端口。
- 控制平面不光下发流表（Table），还会和数据平面进行其它交互（extern objects和control signals）
关于openflow和p4的思考。
如果把协议看成积木的话，openflow交换机在出场的那一刻，它所拥有的积木形状大小和数量就已经固定了。控制器只能针对现有的协议定制流表。（OpenFlow交换机在出场的时候，就已经把能匹配的字段（支持的协议）定义到每个流表中了。控制平面通过组合这些字段，定义感兴趣的流。）
可编程交换机在出场的时候，流表中什么也没有（没有定义它支持哪里协议）。这个时候，用p4程序去完成流表的定义。如：匹配转发，等各种功能，（功能，协议，匹配字段可以理解为一种东西。协议体现在匹配字段上。功能由协议定义）这个过程类似于构建积木。
关于控制平面的理解。
之前一直理解的是控制平面用于注入流表项。现在看来，控制平面对底层积木的运用远不止这些。应该还有其他的操作。至于怎么操作，还未可知。现在可以明确的是，控制平面不光注入流表项。还会有更多复杂的控制。比如流量监控，比如检测大流。控制平面完成的任务上有哪些，数据平面完成的功能有哪些。（当然，有一篇论文是完全在数据平面监控大流的。）
另一个问题是sketch的部署。sketch部署在数据平面，它完成的功能是统计流量。这个功能应该是额外的功能（相比于交换机核心功能：存储转发而言。）一个p4程序，既定义转发功能，又定义sketch。它们的关系是什么。这个问题要通过阅读sketch解决。还有，数据平面部署多个p4程序，它们的关系又是什么？（数据平面是可以部署多个p4程序的。这个是speed说的）
sonata应该也用到sketch（需调研）。如果sonata要部署，它需要控制平面如何参与。
还有一个点：数据平面的功能除了协议，还有哪些。这是需要思考的点。
2021.12.29更
- 那些是数据平面的功能，哪些是控制平面的功能？
应该尽量把数据平面当成无脑匹配-转发的傻瓜。表+表项（match、action）。P4提供一些基础命令（小的功能、操作模块），这些命令组合在一起可以形成形成想要的action如：
action drop() {
mark_to_drop();//drop是自定义的aciton名称，mark_to_drop();是P4提供的命令；
}
action ipv4_forward(macAddr_t dstAddr, egressSpec_t port) {
//ipv4_forward是自定义的aciton名称；standard_metadata.egress_spec = port;是P4定义的变量。一旦被赋值，即可从对应的端口号转发出去。
standard_metadata.egress_spec = port;
//以下三条语句是对数据包头部的修改。该修改只是为了模拟数据包在网络中的转发过程。
hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr;
hdr.ethernet.dstAddr = dstAddr;
hdr.ipv4.ttl = hdr.ipv4.ttl - 1;
}
涉及到表项的填充，更新，修改的是控制平面的事情。（通过在数据平面运行路由协议实现）
- P4使数据平面的那些功能可编程，哪些功能不可编程？通用、基本转发功能封装成命令。数据包拆分之后的操作开放。
交换机转发数据包的过程包括：数据包的修改（拆分、修改、组合）和转发（逻辑电路）过程（也就是协议算法的执行过程，比如：更新完目的MAC和Egress_port之后，到数据包到下一个交换机的过程中，交换机要干的事）。个人感觉，前者价值很大（和传统网络相比，数据包的修改（拆分、修改、组合）用户可见是非常让人惊讶的），所以可编程，后者涉及到交换机的底层设计，或者说是整个网络的基础架构。封装成基本命令更利于用户操作。（所以P4提供了一组基本命令（功能模块），组合起来可以组成想要的aciton，类似汇编。） - P4的作用分两部分：1.转发数据包；这部分功能和传统交换机的功能完全相同。这部分的程序也是固定的。数据包在网络中的转发涉及到数据包头部字段的匹配和更改（如：dstMAC地址匹配、dstIP地址匹配、MAC地址更新、TTL更新）。这个过程可以使用P4程序来定义并实现。但是并不能体现出P4的优势。2.转发之外的功能，如统计；使用P4实现转发数据包功能的过程中，需要把数据包拆开。把需要匹配或修改的头部字段拿出来。然后再组装好。在拆开之后，可以做统计，这是在传统网络中想都不敢想的事情。然后再组装好。在完成转发功能的过程中，顺便完成了数据包的统计。
