SDN，也就是軟體定義網路，強調轉控分離，極大地提升了網路的靈活性。網路的資料面或轉發面承擔著線速流量轉發的艱鉅任務，一直以來採用ASIC交換晶片居多，所以SDN給網路帶來的靈活性，更多的是在控制面做文章，資料面還是強依賴廠家的ASIC晶片能力和SDK開放的API能力。
P4可程式設計裝置的到來，似乎要給資料面或轉發面不可程式設計這段歷史畫上一個句號。下面這幅對比圖，可謂一圖勝千言，讀者自己體會。
資料面可程式設計，為網路創新提供了一片沃土；P4語言，為在這片沃土上耕作（創新）提供了易用的農具。這樣一來，在這片沃土上碩果累累也就合乎情理，意料之中。下面這幅圖對學術界的成果進行了一個很好的總結，
包括INT、QoS、擁塞控制、多播、負載均衡、加速計算、聚合、網路測量、安全、測試等領域。
需要這篇文獻的讀者加微信IEEE2000留言文獻獲取。
但是學術界的研究要真正落地，還需要考慮很多其他因素，如可運維性、佔用資源情況、多租戶共享支援、異常場景處理、平滑演進等等。
要體驗新事物、嚐嚐新甜頭，克服一些挑戰也不是不可以。
工業界使用P4可程式設計交換機的場景目前還不算多，主要集中在Overlay分流分發、INT網路測量、無線回傳裝置裝置白盒化等領域，但星星之火，可以燎原。學術界的碩果轉化為工業界的碩果，以不是完全沒有可能。
事實上，一些前衛的企業，已經嚐到了資料面可程式設計帶來的甜頭。比如：
1、Ucloud-一致性雜湊閘道器
NAT64 Access 是 Ucloud 基於Intel 可程式設計晶片 Tofino 設計的一致性雜湊閘道器，以旁掛的方式連線物理交換機，透過Maglev一致性雜湊演算法將去往 NAT64 伺服器叢集的流量進行分發，同時實現限速與DDoS保護功能。
NAT64 Access 與物理交換機組成三層網路，透過BGP釋出地址，物理交換機將網路流量分發到多個NAT64 Access，實現NAT64 Access叢集的負載均衡與高可用。
NAT64 Access 與 NAT64伺服器組成二層網路，伺服器透過BGP向NAT64 Access釋出VIP，NAT64 Access獲得VIP對應的下一跳資訊（MAC地址），透過Maglev演算法將流量分發到叢集的不同伺服器。每個NAT64伺服器配置不同的源IPv4地址，實現返程流量的正確到達。
NAT64 Access 透過資料面的查詢表與控制面Maglev Hash Engine實現Maglev雜湊演算法。同時，資料面對每個EIP針對TCP SYN報文進行入向和出向PPS限速（目前單個EIP的SYN報文的速率限制在50000，超過50000時會進行丟包，引數可調）實現DDoS安全防護。
NAT64 Access 在Tofino 資料面，主要使用了pipeline串聯、減少表依賴/合表、ingress/egress同時使用等最佳化操作對Tofino表項進行最佳化，以應對 Tofino SRAM 受限的問題。
2、阿里雲-流量分發閘道器
XGW 是阿里雲基於Intel 可程式設計晶片 Tofino 設計的流量分發閘道器，如上圖所示，其負責公網、專線、跨Region之間
流量匯聚與分發
，支援IPv6。
典型產品有：EIP和共享頻寬限制、專線（比如天貓雙11或某大客戶數10Tbps專線上雲流量）、CEN等。專線的場景示意如下：
XGW 裝置類似於2U伺服器，主要部件如下：1）Intel Tofino 晶片：負責大流量轉發；2） 網絡卡晶片：負責打表項轉發；3）CPU：業務編排、智慧排程。
另外，XGW在資料面實現了QoS能力，當客戶的流量超出購買頻寬時，丟棄優先順序低的報文，保證高優先順序的報文透過，QoS 限速示意圖如下：
XGW 在Tofino 資料面，主要使用了pipeline串聯、合表等最佳化操作對Tofino表項進行最佳化，以應對 Tofino SRAM 受限的問題。
更多 XGW 的實現細節，見 SIGCOMM 2021： sailfish： accelerating cloud-scale multi-tenant multi-service gateways with programmable switches
3、京東雲-ToR、匯聚交換機流量視覺化
京東雲將部分資料中心網路的ToR、匯聚交換機（如下圖所示的T0、T1）替換為了P4白盒交換機。
同時，在邊緣雲場景，也對白盒交換機進行了一定規模的部署。
京東雲使用P4可程式設計裝置實現網路的視覺化方案。由於現階段無法實現傳統裝置的全P4可程式設計化，京東雲採用混合部署方案（部分P4可程式設計裝置、部分傳統裝置），使用Postcards模式部署INT，實現實時的網路丟包探測、擁塞、時延抖動以及路徑的視覺化，部署方案如下圖所示。
除了流量視覺化，京東雲還透過P4可程式設計實現了LAG/ECMP的鏈路優先順序功能。在進行網路流量轉發時，優先使用高優先順序的鏈路，當高優先順序鏈路滿載時，選擇低優先順序的鏈路分擔流量，如下圖所示。
京東雲未來將會進一步對IDC、DCI、邊緣節點的網路裝置P4可程式設計化，已讓網路更加的視覺化、運維自動化，實現高階的流量排程、擁塞控制、虛擬網路功能（LB、NAT）解除安裝等。
4、 中國電信-回傳裝置白盒化
中國電信擁有100多人的SONiC開發團隊，正在使用P4可程式設計裝置開發運營商的無線回傳裝置（4G時代，中國電信有5-10萬臺這種裝置），預計今年將在此場景進行P4可程式設計裝置的部分落地。
另外，P4可程式設計裝置目前實現了小規模的資料中心網路TOR、匯聚交換機部署，運營商回傳裝置的部署。據說，80%的做網路安全的廠商都在使用P4可程式設計晶片在開發裝置。
P4可程式設計裝置能幹啥，取決於讀者的腦洞有多大，再上個圖，算是對本文標題的一個簡要總結吧。
