P4->NetFPGA 实战——Switch Calculator

0.前言

源链接：https://github.com/NetFPGA/P4-NetFPGA-public/wiki/Tutorial-Assignments

1.Switch Calculator功能简介

这是一个简单的教程，演示了P4-> NetFPGA工作流程的许多基本功能。在这个任务中，您将编写一个P4程序，将NetFPGA SUME开关配置为一个简单的计算器和键值存储。

支持的操作：

ADD - 两个数相加返回结果
SUBTRACT - 两个数相减返回结果
ADD_REG - 把寄存器里面的值加一个操作数，然后在返回结果
SET_REG - 设置交换机寄存器里面的值
LOOKUP - 在交换机的表中查找给定的key并返回结果

为了要求交换机执行这些操作之一，客户机将在以太网层之上发送一个包含以下头的数据包：

header Calc_h {
    bit<32> op1;
    bit<8> opCode;
    bit<32> op2;
    bit<32> result;
}

op1和op2分别是第一个和第二个操作数，opCode指示执行5个支持的操作中的哪一个，并且在执行所需的计算之后由交换机设置结果字段。在将最终数据包发送回客户端之前，交换机还应该交换收到的数据包的源MAC地址和目的MAC地址。

总之，交换机将执行以下任务：

从客户端接收和解析数据包
交换源和目标MAC地址
检查opCode字段以确定要执行的相应操作
必要时设置结果字段
构建最终数据包并将其发送回客户端

下图显示了如何使用操作数和寄存器来执行各种功能：

2.What to do

要完成此任务，您需要执行以下操作：

1）修改 $SUME_FOLDER/tools/settings.sh以确保P4_PROJECT_NAME环境变量设置为switch_calc。运行 source settings.sh

2）完成switch_calc.p4 - 在$ P4_PROJECT_DIR / src / switch_calc.p4中为您提供了一个骨架P4程序。 TopParser和TopDeparser已经完成。 TopPipe（即匹配行为管道）具有定义的所有必要的表和动作。你的工作是填写控制流程来实现switch_calc程序。请注意，同一目录下的commands.txt文件填充lookup_table中的条目。

PS：里面已经有一个已经写好的switch_calc_solution.p4，想要直接跑的话，可以直接把内容复制到switch_calc.p4

3）查看gen_testdata.py - 这是生成测试数据（即应用/预期的数据包和元数据）的python脚本，用于验证功能的模拟。该文件位于$ P4_PROJECT_DIR / testdata /中。

PS：这一步基本没什么用，笔者直接跳过了，只是检查。

4）运行P4-SDNet编译器生成最终的HDL和初始仿真框架：

$ cd $P4_PROJECT_DIR && make

PS：这一步也是让笔者发现了，不需要使用以下两句命令的原因。

$ git pull --tags

$ git checkout v1.1.0

5）运行SDNet模拟：

$ cd $P4_PROJECT_DIR/nf_sume_sdnet_ip/SimpleSumeSwitch

$ ./vivado_sim.bash

PS：运行测试，即用Vivado对生成Verilog代码进行仿真

6）生成可在NetFPGA SUME模拟中使用的来配置表条目的脚本。

$ cd $P4_PROJECT_DIR && make config_writes

7）在包装模块中包装SDNet输出并作为SUME库核心进行安装：

$ cd $P4_PROJECT_DIR && make uninstall_sdnet && make install_sdnet

8）设置SUME模拟。 $ NF_DESIGN_DIR / test / sim_switch_default目录包含一个run.py脚本，负责运行一个SUME模拟，检查出来。您会看到它读取由gen_testdata.py脚本生成的测试数据包，并将数据包应用于SUME接口。我们所需要做的就是通过运行make将步骤6中生成的config_writes.py脚本复制到该目录中。

$ cd $NF_DESIGN_DIR/test/sim_switch_default && make

9）运行SUME模拟。以下命令启动SUME模拟并调用$ NF_DESIGN_DIR / test / sim_switch_default /目录中的run.py脚本：

$ cd $SUME_FOLDER

$ ./tools/scripts/nf_test.py sim --major switch --minor default

10）编译比特流：

$ cd $NF_DESIGN_DIR && make

PS：

这步也是让我发现我license没配置对的原因，因为提示没有配置license，可查看关于SDNet Float License的导入
编译历程差不多要一个半小时，是的没有错，真的很恶心！如果你编译时间很快的话，有一个原因是因为Vivado的license有没有导入，可通过$ vivado $NF_DESIGN_DIR/hw/project/simple_sume_switch.xpr打开工程看提示什么错误，如果是提示license原因可以在导入一次Vivado的license

11）将比特流文件和config_writes.sh脚本复制到$ NF_DESIGN_DIR / bitfiles目录中

$ cd $NF_DESIGN_DIR/bitfiles

$ cp ../hw/project/simple_sume_switch.runs/impl_1/top.bit ./ && mv top.bit ${P4_PROJECT_NAME}.bit

$ cp $P4_PROJECT_DIR/testdata/config_writes.sh ./

12）移动到硬件测试机器并编程FPGA。

$ cd $NF_DESIGN_DIR/bitfiles

$ sudo bash

# bash program_switch.sh

PS：源链接是给出了服务器的配置方法，我们在本机的话，只需执行以上。如果失败提示没有找到nf0-nf3这些设备的话，重启在尝试一次即可。

13）最后一步！！！在真实硬件上测试设计！

$ P4_PROJECT_DIR / sw / CLI目录并运行P4_SWITCH_CLI.py脚本。这启动了一个交互式命令行界面，您可以使用该界面与您的交换机进行交互（例如，读取/写入寄存器，添加/删除表条目等）。输入help以查看可用命令的列表。

PS：以上这一步，有一个小坑，在$ P4_PROJECT_DIR / sw / CLI目录下需要将文件seed的权限改为777

转到$ P4_PROJECT_DIR / sw / hw_test_tool目录并运行$ sudo bash，然后运行switch_calc_tester.py脚本。这将启动一个命令行工具，您可以使用该工具将数据包提交到交换机并查看其响应。键入help run_test以查看如何使用该命令。

PS：这一步需要手动改坑，需要将switch_calc_tester.py的IFACE = "eth1"改为IFACE = "nf0" （可以是0-3的任意一个）

尝试添加两个数字 testing> run_test 2 + 3，看看你得到什么。也可以尝试从命令行设置一个常量寄存器条目，然后提交一个ADD_REG包。或者提交一个SET_REG包，并从命令行读取值。或者在lookup_table中添加一个新条目，并提交一个LOOKUP数据包以获得结果。

下面是结果反馈截图：

致此该实验结束！

posted @ 2017-11-23 20:50 考拉小无阅读(1641) 评论(0) 收藏举报

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