一本从入门到精通的 P4_16 中文指南 · A Chinese Guide to P4_16 Programming
- 🇨🇳 完全中文 — 覆盖 P4_16 规范 + V1Model + P4Runtime + BMv2 工具链
- 🧭 清晰学习路径 — 从零基础到能写出自己的数据平面程序
- 🧪 可运行示例 — 每一章都配有在 BMv2/Mininet 上可直接复现的代码
- 🎯 贴近工程实践 — 不止讲语言，还讲架构、控制平面、调试、常见陷阱
- 🆓 MIT 协议 — 自由使用、自由传播
- SDN、可编程网络、数据中心方向的研究生与科研工作者
- 对网络转发平面、智能网卡、可编程交换机感兴趣的工程师
- 准备做 P4 相关课题、毕设、论文复现的同学
- 想从"配置 CLI"升级到"编程数据平面"的传统网工
推荐按顺序阅读，每一阶段都对应一组可动手验证的示例。
┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ 第一阶段 │ ──▶ │ 第二阶段 │ ──▶ │ 第三阶段 │ ──▶ │ 第四阶段 │
│ 入门与环境 │ │ 语言核心 │ │ 架构与实战 │ │ 控制平面 │
├──────────────┤ ├──────────────┤ ├──────────────┤ ├──────────────┤
│ 01 环境搭建 │ │ 04 语法基础 │ │ 10 架构与包 │ │ 14 BMv2 工具 │
│ 02 P4 概述 │ │ 05 类型系统 │ │ 11 V1Model │ │ 15 P4Runtime │
│ 03 Hello P4 │ │ 06 Parser │ │ 12 Extern │ │ 16 PSA / TNA │
│ │ │ 07 控制块 │ │ 13 注解进阶 │ │ │
│ │ │ 08 表 │ │ │ │ │
│ │ │ 09 Deparser │ │ │ │ │
└──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘
│ │ │ │
▼ ▼ ▼ ▼
hello 示例 L2 交换机 IPv4 路由 + ACL ECMP + Runtime
| # | 章节 | 你将学到 |
|---|---|---|
| 01 | 环境搭建 | 用 Docker / apt / 源码安装 P4 工具链，并完成自检 |
| 02 | P4 概述与核心概念 | PISA 架构、协议无关转发、P4 的生态位 |
| 03 | 第一个 P4 程序 | 在 BMv2 上跑通 Hello P4，建立流水线直觉 |
| # | 章节 | 你将学到 |
|---|---|---|
| 04 | 语法基础 | 标识符、字面量、注释、运算符、语句 |
| 05 | 类型系统 | bit/int/header/struct/union/stack |
| 06 | Parser 解析器 | 状态机、select、extract、verify、子解析器 |
| 07 | 控制块与动作 | control 结构、action、apply |
| 08 | 匹配-动作表 | table、key、match_kind、entries、优先级 |
| 09 | Deparser 反解析器 | emit 语义与报文重组 |
| # | 章节 | 你将学到 |
|---|---|---|
| 10 | 架构与包 | 为什么有 Architecture、如何读架构文件 |
| 11 | V1Model 架构详解 | standard_metadata、六大块、BMv2 行为 |
| 12 | 外部对象 Extern | counter/meter/register/hash/digest |
| 13 | 注解与高级特性 | @name、@atomic、static_assert、泛型 |
| # | 章节 | 你将学到 |
|---|---|---|
| 14 | BMv2 编译与运行 | p4c-bm2-ss → simple_switch → Mininet |
| 15 | P4Runtime 控制平面 | p4info、gRPC、下发表项的 Python 客户端 |
| 16 | PSA 与 TNA 简介 | 面向生产设备的可移植与 Tofino 架构 |
所有示例都放在 examples/，可独立编译运行，并且按难度递进：
| 目录 | 难度 | 说明 |
|---|---|---|
examples/01-hello |
⭐ | 最小可跑的 P4 程序（报文反射） |
examples/02-l2-switch |
⭐⭐ | 静态 MAC 转发的 L2 交换机 |
examples/03-ipv4-router |
⭐⭐⭐ | 基于 LPM 的 IPv4 路由器（TTL、校验和、MAC 改写） |
examples/04-acl |
⭐⭐⭐ | 基于三元组的访问控制 |
examples/05-ecmp |
⭐⭐⭐⭐ | 使用哈希做等价多路径负载均衡 |
examples/vss |
⭐⭐⭐ | 官方 Very Simple Switch 完整示例 |
| 用途 | 推荐 |
|---|---|
| 编译器 | p4c（p4c-bm2-ss 后端） |
| 软件目标 | BMv2 simple_switch / simple_switch_grpc |
| 拓扑仿真 | Mininet |
| 控制平面 | P4Runtime（gRPC）+ Python 客户端 |
| 抓包 | tcpdump、Wireshark（含 P4 插件） |
| IDE | VS Code + p4-analyzer |
一键起环境：见 01-环境搭建 · Docker 方式。
国内做 SDN / 可编程网络的同学越来越多，但：
- 官方文档是英文的硬核规范，新人读起来像读法律条文；
- 零散的博客质量参差，常有概念错误（例如混淆 P4_14 与 P4_16）；
- 不少教程只讲语法，却不讲 V1Model 的真实语义，导致"抄得出来、跑不起来"。
本仓库希望把 规范 + 实践 + 中文直觉 合在一起，让你少走弯路。
欢迎任何形式的贡献！
- 发现错别字、技术错误 → 直接提 PR
- 想补充示例、加入新架构（TNA、DPDK、eBPF 后端）→ 开 Issue 讨论
- 翻译表述有更好的中文习惯 → 欢迎改写
提 PR 前请阅读：
- 每章保持 可独立阅读；
- 示例代码 必须能编译通过 并注明测试目标（
p4c版本、架构）； - 术语统一参考 附录 B · 术语表。
本项目基于 MIT License 开源。引用示例时欢迎注明出处。
- 点个 Star 是对作者最大的鼓励
- 转发给同实验室的同学，让更多中文学习者少走弯路
- 在你的论文、课件里引用本仓库，也欢迎告诉我