L2 学习条目安装

我想要做: 把"miss 时 flood"的数据面变成学习型交换机 —— 由控制器在收到 PacketIn 时写入转发条目。

模式

import io.github.zhh2001.jp4.P4Switch;
import io.github.zhh2001.jp4.entity.TableEntry;
import io.github.zhh2001.jp4.match.Match;
import io.github.zhh2001.jp4.types.Mac;

import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.Map;

try (P4Switch sw = P4Switch.connectAsPrimary("127.0.0.1:50051")
        .bindPipeline(p4info, deviceConfig)) {

    Map<Mac, Integer> learned = new ConcurrentHashMap<>();

    sw.onPacketIn(packet -> {
        int ingressPort = packet.metadataInt("ingress_port");
        byte[] frame = packet.payload().toByteArray();
        if (frame.length < 12) return;            // too short to carry src/dst MAC

        byte[] srcBytes = java.util.Arrays.copyOfRange(frame, 6, 12);
        Mac src = Mac.fromBytes(srcBytes);

        if (learned.putIfAbsent(src, ingressPort) != null) return;   // already known

        sw.insert(TableEntry.in("MyIngress.l2_forward")
                .match("hdr.ethernet.dstAddr", new Match.Exact(srcBytes))
                .action("MyIngress.forward").param("port", ingressPort)
                .build());
    });

    // ... drive traffic and observe learning ...
}

实际使用: simple-l2-switch.

走读

1. 以主控身份连接 + 绑定流水线。 没绑定流水线就没法解析 PacketIn 元数据,所以处理器无法工作。本 recipe 中控制器是唯一客户端;connectAsPrimary 是快捷形式。
2. 用 sw.onPacketIn 注册 PacketIn 处理器。 处理器跑在 jp4 单线程回调执行器上 —— 慢处理器拖慢后续分发,但永远不阻塞 gRPC 入站线程。
3. 从帧中读取源 MAC。 L2 源是以太网负载的第 6-11 字节。用 Mac.fromBytes 让比较键有类型化的 equals/hashCode。
4. learned.putIfAbsent 幂等守卫。 同一个源 MAC 的多个 PacketIn 可能竞争;putIfAbsent 确保每个源只 insert 一次。
5. 安装转发条目。 TableEntry.in(name).match(field, MatchKind).action(name).param(name, value).build() 是流式链;sw.insert(entry) 阻塞调用,键已存在时抛 P4OperationException 带 ALREADY_EXISTS —— 守卫避免这种情形,但若数据面状态与控制器 learned map 不同步,捕获异常后要么继续,要么改用 sw.modify。

为什么生效

数据面(MyIngress.l2_forward)以 hdr.ethernet.dstAddr 为精确匹配键查表;命中则转发,miss 则把帧打给控制器。控制器为 srcAddr 安装条目后,后续发往该 MAC 的帧在数据面短路通过,不再走控制器。

参见

• 报文 I/O —— 三种 PacketIn 消费风格(回调 / Flow.Publisher / poll)以及 PacketOut。
• 表 —— 完整 TableEntry 构建器和五种匹配类型。
• 线程模型 —— 为什么 PacketIn 处理器内调用 sw.insert 不会死锁。
• simple-l2-switch 示例 —— 本 recipe 提取自该示例。