[發明專利]一種分布式可編程交換機資源擴容方法

在審

• 申請號: 202010728948.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111858061A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張棟;劉宏巖;陳翔
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F8/41;H04L12/931
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、用戶依據編譯指令編寫所需的數據平面程序，并通過編譯指令將指定的分布式可編程交換機的資源聚合，抽象成OBS；

步驟S2、根據用戶使用的編譯指令通過程序放置器對用戶編寫的數據平面程序進行劃分，劃分后的代碼段將被分別部署到用戶在步驟S1中選擇的分布式可編程交換機上；

步驟S3、通過程序放置器掃描用戶編寫的數據平面程序中包含的數據包處理邏輯PPL，根據掃描到的PPL，在劃分得到的代碼段中插入模塊來維護原有的數據包處理邏輯，以保證用戶編寫的數據平面程序在被劃分之后也能正確實現原有的功能；

步驟S4、通過程序放置器將最終的代碼段進行編譯，生成配置文件并部署到用戶在步驟S1中選擇的分布式可編程交換機上；

步驟S5、部署成功后，用戶通過運行時管理器來實現規則下發和統計信息收集兩種操作。

2.根據權利要求1所述的一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，步驟S5中，對于規則下發，由于程序被分散部署到多臺分布式可編程交換機，一條規則需要同時安裝在多臺交換機上，同時為了維護規則安裝的正確性，運行時管理器會生成附加規則；對于統計信息收集，運行時管理器會對分布式可編程交換機上的信息進行匯總之后提供給用戶。

3.根據權利要求1所述的一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，該方法采用P4語言，并在該P4語言基礎上新增編譯指令@pragma sw [ID]，允許用戶將數據平面程序的組件分配到任意一臺底層分布式可編程交換機上；@pragma sw [ID] 用于指定一個程序組件與底層分布式可編程交換機的關聯關系，該指令位于組件定義前，表示該組件將要被放置到標識符為[ID]的底層分布式可編程交換機上。

4.根據權利要求1所述的一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過程序放置器對用戶編寫的數據平面程序進行劃分的過程為：程序放置器在用戶編寫的數據平面程序中搜索調用的編譯指令，對于找到的每個分布式可編程交換機ID，程序放置器為其創建一個空的代碼段，并將需要部署到當前分布式可編程交換機ID的MAT代碼和帶狀態元素切片填充到該代碼段。

5.根據權利要求1所述的一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，所述步驟S3中，程序放置器能夠識別數據平面程序中受影響的PPL，并插入模塊到劃分得到的代碼段中，以保證數據平面程序的正常執行，其中，受影響的PPL分為兩類：（1）由于不同的MAT可能在程序劃分后部署在不同的交換機上，所以定義在輸入程序中的MAT依賴關系可能會被打亂，程序放置器應該予以維護修正；（2）如果一個帶狀態元素在數據平面程序分割后被分割成多個切片，那么應該在切片之間維護一條連接，以確保帶狀態元素切片間的通信。

6.根據權利要求2所述的一種分布式可編程交換機資源擴容方法，其特征在于，在規則安裝時，運行時管理器會生成附加規則以維護規則的正確執行；對于每個規則r，運行時管理器標識r所對應的MAT Mr，運行時管理器會定位Mr所在的底層分布式可編程交換機，并將規則r安裝到這臺分布式可編程交換機上，此外，如果Mr受到MAT依賴關系的影響，運行時管理器將生成一個附加規則，并將此規則安裝到目標分布式可編程交換機以維護MAT依賴關系，在統計信息收集時，運行時管理器定期從位于不同分布式可編程交換機中的帶狀態元素切片收集統計信息，運行時管理器將從每個切片收集到的統計信息進行匯總后反饋給用戶，通過這種方式，運行時管理器可以使用收集到的統計信息快速相應用戶對帶狀態元素的訪問，而不會暴露底層細節。