p4实践环境
1. 安装ubuntu16.04(18.04)并更新依赖
# sudo apt update
# sudo apt-get install automake cmake libjudy-dev libpcap-dev libboost-dev \
libboost-test-dev libboost-program-options-dev libboost-system-dev \
libboost-filesystem-dev libboost-thread-dev libevent-dev libtool \
flex bison pkg-config g++ libssl-dev -y
# sudo apt-get install cmake g++ git automake libtool libgc-dev bison flex libfl-dev \
libgmp-dev libboost-dev libboost-iostreams-dev libboost-graph-dev \
llvm pkg-config python python-scapy python-ipaddr python-ply tcpdump curl -y
# sudo apt-get install libreadline6 libreadline6-dev python-pip python-scapy -y
# sudo pip install psutil
# sudo pip install crcmod
2. 执行安装脚本
#!/bin/bash
##############################################################
# author : P4 Lang
# modified by: SEU Hox Zheng
##############################################################
# 打印脚本命令.
set -x
# 在有错误输出时停止.
set -e
# 设置相关路径和版本变量
P4_HOME=$HOME/work/P4
BMV2_COMMIT="7e25eeb19d01eee1a8e982dc7ee90ee438c10a05"
PI_COMMIT="219b3d67299ec09b49f433d7341049256ab5f512"
P4C_COMMIT="48a57a6ae4f96961b74bd13f6bdeac5add7bb815"
PROTOBUF_COMMIT="v3.2.0"
GRPC_COMMIT="v1.3.2"
#获得cpu核数，与某些软件的编译选项相关
NUM_CORES=`grep -c ^processor /proc/cpuinfo`
cd $P4_HOME
# 安装Mininet
git clone https://github.com/mininet/mininet mininet
cd mininet
sudo ./util/install.sh -nwv
cd ..
# 安装Protobuf
git clone https://github.com/google/protobuf.git
cd protobuf
git checkout ${PROTOBUF_COMMIT}
export CFLAGS="-Os"
export CXXFLAGS="-Os"
export LDFLAGS="-Wl,-s"
./autogen.sh
./configure --prefix=/usr
make -j${NUM_CORES}
sudo make install
sudo ldconfig
unset CFLAGS CXXFLAGS LDFLAGS
# force install python module
cd python
sudo python setup.py install
cd ../..
# 安装gRPC
git clone https://github.com/grpc/grpc.git
cd grpc
git checkout ${GRPC_COMMIT}
git submodule update --init --recursive
export LDFLAGS="-Wl,-s"
make -j${NUM_CORES} #CFLAGS='-Wno-implicit-fallthrough'
sudo make install
sudo ldconfig
unset LDFLAGS
cd ..
# Install gRPC Python Package
sudo pip install grpcio
# 安装BMv2的依赖，下面PI编译时会用到。
git clone https://github.com/p4lang/behavioral-model.git
cd behavioral-model
git checkout ${BMV2_COMMIT}
# From bmv2's install_deps.sh, we can skip apt-get install.
# Nanomsg is required by p4runtime, p4runtime is needed by BMv2...
tmpdir=`mktemp -d -p .`
cd ${tmpdir}
bash ../travis/install-thrift.sh
bash ../travis/install-nanomsg.sh
sudo ldconfig
bash ../travis/install-nnpy.sh
cd ..
sudo rm -rf $tmpdir
cd ..
# PI/P4Runtime
git clone https://github.com/p4lang/PI.git
cd PI
git checkout ${PI_COMMIT}
git submodule update --init --recursive
./autogen.sh
./configure --with-proto
make -j${NUM_CORES}
sudo make install
sudo ldconfig
cd ..
# 安装Bmv2
cd behavioral-model
./autogen.sh
./configure --enable-debugger --with-pi
make -j${NUM_CORES}
sudo make install
sudo ldconfig
# Simple_switch_grpc target
cd targets/simple_switch_grpc
./autogen.sh
./configure --with-thrift
make -j${NUM_CORES}
sudo make install
sudo ldconfig
cd ..
cd ..
cd ..
# 安装P4C，省去了check步骤（太费时间了）
git clone https://github.com/p4lang/p4c
cd p4c
git checkout ${P4C_COMMIT}
git submodule update --init --recursive
mkdir -p build
cd build
cmake ..
make -j${NUM_CORES}
sudo make install
sudo ldconfig
cd ..
cd ..
# 最后获得p4 tutorials
git clone https://github.com/p4lang/tutorials
3. 安装过程中排错
# grpc编译错误：把Makefile 339行中 -Werror去掉
# CPPFLAGS += -g -Wall -Wextra -Werror -Wno-long-long -Wno-unused-parameter -DOSATOMIC_USE_INLINED=1
# CPPFLAGS += -g -Wall -Wextra -Wno-long-long -Wno-unused-parameter -DOSATOMIC_USE_INLINED=1
4. 说明
目录结构
P4
├── behavioral-model ## BMv2 软件交换机
├── grpc ## 作为BMv2的依赖
├── mininet ## mininet 网络仿真
├── p4c ## p4c 编译器
├── PI ## PI P4 runtime库
├── protobuf ## 作为依赖
└── tutorials #### 教程目录，以及以后主要的学习，实验
我们主要的工作目录时tutorials，其余的都是被使用的工具组件。细看tutorials:
tutorials/
├── exercises # 存放各种练习
├── utils # 工具脚本目录
└── vm # 用于vagrant构建虚拟机的目录，可以无视
其中utils里面存放了一些用于调用各个组件(mininet, bmv2, PI, p4c)的脚本， 有了这些脚本，我们可以专注于p4代码的开发，控制面的编写，以及拓扑的构建， 而不需要费神去了解bmv2的启动命令，p4c的调用选项等等。 具体如何使用，也是非常的简单，我们进入一个具体的例子查看:
# 我们切换进入 exercises/basic 这个例子
basic
├── basic.p4 # 要编写的p4代码
├── build # 生成文件的目录
├── logs # 日志文件， 在调试的时候真的非常重要！
├── Makefile ### 通过Makefile 来调用utils下的脚本!
├── pcaps # 生成的pcap包，可以使用wireshark等工具来分析
├── README.md # 详细的指导
├── receive.py ## 利用scapy写的抓取和分析数据包的工具
├── s1-runtime.json #
├── s2-runtime.json # 在运行同时加载入交换机的控制面代码，这里有争议，稍后再谈
├── s3-runtime.json #
├── send.py ## 利用scapy写的构建和发送数据包的工具
├── solution # 这里有这个例子的示例代码（答案）
└── topology.json # 描述拓扑的json文件
可以看到，通过Makefile，我们可以调用utils下的脚本，让我们的p4代码跑起来:
make run # 启动命令
### ...启动过程中的输出
mininet> # mininet 命令行
### ... 你的一些实验操作
mininet> exit # 退出mininet 命令行
make clean # 清理上次运行留下的缓存文件和遗留的进程，重要，否则下次运行会可能使用旧的代码。
调用make run，我们可以运行当前目录下（以basic目录为例）的代码，它将执行以下几个步骤:
- 编译basic.p4 代码，生成basic.json
- 解析topology.json， 并且构建相应的mininet仿真拓扑，按照该拓扑启动一台或者多台BMv2交换机，以及一些host
- 启动BMv2的同时会将p4代码编译产生的json文件导入
- 启动BMv2后会解析 sN-runtime.json 文件，将其载入 交换机sN流表之中
- 进入mininet命令行，同时开始记录log以及搜集pcap文件
在新版本的tutorials中，载入静态流表项时采用了runtime方法，而非之前的CLI方法，我们查看一下s1-runtime.json的部分
...
{
"table": "MyIngress.ipv4_lpm",
"match": {
"hdr.ipv4.dstAddr": ["10.0.1.1", 32]
},
"action_name": "MyIngress.ipv4_forward",
"action_params": {
"dstAddr": "00:00:00:00:01:01",
"port": 1
}
}
...
这是一个json文件，可以看到，其作用是定义一个个具体的流表项， 标明了流表项所处的位置，匹配域，匹配模式，动作名，以及动作参数。 这些字段都依赖于我们P4代码中所自定义的流表，匹配域和动作。