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      EETOP 專訪“P4中國黑客松”:可編程技術是未來網絡趨勢

      2022-09-29 21:59:37 來源:EETOP原創

      9月17日,“英特爾?2022 P4中國黑客松”啟動會順利召開。據了解,本次活動,吸引了國內50多所大學院校的踴躍參與,有幾百名學生和老師報名了此次的黑客松活動。9月22日,EETOP特別采訪了英特爾數據中心集團交換網絡事業部中國區總經理周剛,并了解到,培養和發掘P4杰出人才,是此次活動終極目標。

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      周剛表示:“對于參賽的團隊,我們希望他們能熟練使用P4和Tofino等工具,理想的目標,是希望他們借助Tofino芯片中的高階應用,與P4使用技巧結合起來,然后開發出一些有獨特新意的小而美的作品?!?/span>

       

      P4是什么?

       

      P4(Programming Protocol-Independent Packet Processors)是一種開源的數據平面高級編程語言,專為編程可重構網絡設計,用來指定數據平面設備(交換機、DPU/IPU、路由器、 OVS等)如何處理數據包。傳統的網絡,通常只是作為一個中間的連接存在,數據產生端或接收端,其實就相當于沒有考慮異常端。P4可編程網絡所建立的網絡是端到端的,包括整個鏈路,也就是說從數據的產生、發送,中間所經歷的所有路徑,到對端的接收。

       

      相較過去一二十年,現如今的網絡發生了翻天覆地的變化。5G、AR、VR和海量的視頻流等工作負載催生了不斷增長的網絡優化需求,大帶寬或者說確定性的網絡低時延這些都是未來網絡的特征?!拔覀冋J為,可編程網絡是必然發展趨勢?!敝軇偨榻B說:“我們認為,包括CPU的虛擬網絡,IPU或者是DPU側的網絡功能加速,IPU,DPU,甚至包括傳輸的時候所用到的交換機、路由器這些骨干網絡設備,所有這些環節都需要高效且靈活的網絡可編程能力。只有整個鏈路的可編程能力的實現,全網信息的實時測量和可視化才能夠實現。

       

      周剛特別分享了英特爾的一個新平臺,即SmartSwitch智能交換機平臺。這個平臺包含了P4全可編程架構,由??服務器級雙路至強CPU、Tofino的交換芯片,以及可以選配的FPGA??或IPU組成。在這個平臺中,可以將P4做一個數據鏈路的統一,無論是平臺上的FPGA,還是Tofino,或是平臺上的其它硬件,都會有專門的編譯器或配軟件的開發包,可以同時編譯,并下載到每一個硬件平臺上。這樣整個數據鏈路就可以用P4來統一,開發的時候是有一個完整的一個編譯器。周剛指出,因為這個平臺有很強的算力,很高的帶寬,也有非常好的網絡加速功能,所以目前很多用戶把這個平臺做成云網融合,雙網融合的平臺。

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      Tofino:全球第一款P4網絡芯片

       

      P4網絡芯片,主要面向的是芯片使用者,強調的是可編程的概念,而不是芯片開發者,這和傳統的芯片設計有著本質的區別。傳統的網絡芯片,絕大多數都是固化的功能模塊,即出廠時,其網絡功能已經被定義好,對于這些基本功能尤其是一些核心的功能,是沒有辦法改變的,最多可以做一些有限的配置。如果用戶需要更新芯片的功能,則需要芯片供應商重新給芯片加上新功能,這個時間有可能是18個月或24個月,甚至更長。

       

      相較于傳統的網絡芯片,基于P4的網絡芯片,可以更輕松的實現網絡交換、路由,用戶可以更靈活的自定義功能。它的最大特點便是簡單、高效、易上手,需要更新的功能,僅需一周甚至3天就可以在芯片內實現,并可直接交付用戶使用。周剛分享說:“Nick McKeown教授發明P4的一個愿景,就是希望把網絡的功能定義開發完全交還給真正的網絡使用者,而不是芯片的設計者?!?/span>

       

      Tofino是英特爾推出的全球第一款真正面向用戶的全可編程網絡芯片。??和現有傳統的交換芯片相比,Tofino交換芯片在不損失功耗性能以及成本的基礎上,額外的引入了P4,可以給最終用戶帶來可編程性。??芯片里面沒有任何固化的設計,所有的功能都是通過軟件來實現的。

       

      據介紹,Tofino交換芯片系列一直在不斷更新,從2016年第一代推出,芯片處理能力只有3.2T,到后來的??Tofino 2,處理能力提升到12.8T,再到Tofino 3,處理能力最大可達25.6T。周剛特別指出,英特爾還在做50T、100T更高密度的規劃。此外,基于新的機遇,英特爾還計劃以Tofino為原型,創新開發出適合更多網絡的P4芯片。

       

      P4在中國的生態化發展

       

      P4由斯坦福Nick McKeown教授于2013年提出,目前在全球有100多個伙伴加入P4社區,特別在中國有越來越多的P4玩家。對中國P4生態的建設,英特爾是主要推手之一。

       

      英特爾從2017年開始在中國導入P4。過去的5年,行業迎來了翻天覆地的變化。P4的概念已經深入了國內的各行各業,在公有云,數據中心,電信或者泛網絡當中,大家也都基本上認可這是一個必然趨勢。

       

      在助力P4在中國的生態化發展上,英特爾不單單只是用在交換芯片上,而是把它擴展到整個鏈路上的解決方案。除了提供支持P4的硬件設備外,英特爾還提供IPDK的開源軟件,用戶或者工程師可以非常方便開發基于P4的可編程網絡平臺。

       

      據介紹,IPDK是一個開源的、與廠商無關的驅動程序和API框架,可管理由CPU、IPU、DPU或交換機構建的基礎設施。??IPDK能夠利用現有的一些工具??以及平臺,包括DPDK、SPDK、P4以及SONiC和PINS來滿足不同基礎設施應用的需求。????IPDK還可以支撐各種各樣的工作負載的卸載以及加速,包括防火墻、??入侵檢測系統、5G、邊緣計算、網絡可視化層面的加速?;??IPDK框架????,基礎設施應用程序的用戶可以根據對功能和性能的不同要求,把自己的應用在各種具有不同能力的平臺之間做一個無縫的切換。??

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      英特爾正在引領和貢獻開源社區,同時也在積極跟業界一起合作開源項目。比如在2022年ODCC的P4可編程專項工作組中,英特爾貢獻了很多開源的信息和代碼。此外,中國推動的“東數西算”正走向縱深的發展,它對存在網絡的要求是必須構建面向低時延的確定性網絡。業界普遍認為,可以通過IPV6、SRv6來引入應用感知技術,實現真正差異化服務的創新體驗。而要實現這些新動能,網絡的可編程能力就一定要簡單易用?!癙4就是一種很適合的網絡技術,特別是在網絡的實現方面非常的吻合?!敝軇偨榻B,英特爾目前已經聯合合作伙伴發起好幾個項目,正在做一些創新的研發工作。如積極參與包括中國移動、電信、聯通在內的運營商提出的按照算力來優化網絡的創新設計,這個方案就是基于P4可編程網絡技術,新的應用解決方案有望在6-12個月內面世。

       

      雖然P4有很好的發展潛力,但要打通整個全網的可編程,還是面臨著不少挑戰。周剛指出:“P4的生態建設中,我認為最重要的是對人才的培養?!睋榻B,在P4人才培養上,英特爾是全方位的,不僅僅只是搞一個黑客松活動。英特爾還有堅持了4年的P4特訓營;有英特爾網絡學術計劃,在這個計劃中,有大量的P4技術文檔、代碼設計等共享資源;有開放的社區,那里有很多成功且成熟的P4應用,可以加速培養P4工程師的成長。

       

      周剛表示說:“P4在中國的生態建設,一定不是靠一家或幾家就能實現的,是要靠整個社會。我們希望能有更多的業界同仁一起來擁抱開源、擁抱這個趨勢!”


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