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随着各行各业数字化转型持续深入，应用场景进一步扩大、数据呈爆发式增长，对下一代基础设施算力、网络等都产生了新需求。一方面，新的数据中心架构将利用软件定义、硬件加速的基础设施，提供智能性、安全性和灵活性。另一方面，越来越多的企业将开始利用AI、5G和新的计算平台，快速部署新的服务和业务模型。这些发展趋势无不对基础设施设备、网络架构等带来新的挑战。
SDN时代，开源的P4成为热点
P4(Programming Protocol-Independent Packet Processors)是一种开源的数据平面高级编程语言，专为编程可重构网络设计，用来指定数据平面设备(交换机、DPU/IPU、路由器、 OVS等)如何处理数据包。也就是说，P4 本质上是一门针对网络数据包处理的领域专用语言（Domain Specific Language），从它的全称也可以看出，P4 最主要的特点就是与具体的网络协议无关，这与蓬勃兴起的 SDN（软件定义网络）概念不谋而合。随着SDN发展走向纵深，P4也成为了新的研究热点。
日前，由英特尔、ONF社区倡议发起，江苏省未来网络创新研究院协办的英特尔2022 P4中国黑客松启动会在线圆满举行。来自英特尔、阿里云、江苏省未来网络创新研究院的专家，与来自高校和科研院所的近200名选手齐聚线上，围绕英特尔2022 P4中国黑客松活动及P4、Tofino芯片等技术干货进行了深度交流。英特尔数据中心集团交换网络事业部中国区总经理周刚，就可编程网络与P4、Tofino技术、可编程网络的发展等话题、接受了<与非网>等媒体采访。
未来网络及设备所面临的挑战
随着数据流不断增加，全球数据正在经历急剧扩张，IDC预计2025年将增加至175ZB。
谈及网络与10年、20年前的差异，周刚认为变化是翻天覆地的，特别是软件工作负载所面临的挑战更大，因为不论是公有云还是电信网络提供商，正在转向基于容器的处理、微服务编排和自动化的云本地架构。此外，AI和不断变化的日新月异的工作负载也催生了不断增长的网络优化需求，大带宽或者说确定性的网络低时延等都是未来网络的特征。
基于这些趋势，周刚认为未来网络必须具备几大能力：第一，要支持超低时延、超高带宽、超大规模的联结能力。第二，要确保确定性服务和差异化服务的能力，特别是远程医疗、自动驾驶等，对网络质量、网络服务能力提出了更高要求。第三，在网络计算、存储等领域，要求多维资源一体化并具备多维资源统一调度的能力。
网络设备以及相关解决方案则需要具备以下能力：首先，要简化硬件设备，同时保证其处理性能，并通过软件定义的方式增强网络弹性。其次，要具备智慧大脑，实现网络运维的智能化。第三，要实现内生安全、主动安全，进而实现更安全的网络。
满足端到端的可编程需求
“可编程网络已经成为必然趋势，2017年，英特尔在中国市场开始导入P4语言和可编程概念。经过五年发展，基本深入各行各业”，周刚介绍，“在公有云、数据中心、电信或泛网络领域，P4作为可编程网络的关键语言，基本成为了市场标准。”
事实上，网络编程语言P4最早创建于2013年，之后成为描述网络设备（包括NIC，交换机和路由器）如何转发数据包的标准方式。P4与可编程数据平面的研究，已经引起了学术界与工业界的广泛关注，近几年各大顶级会议和期刊上P4相关的学术论文大量涌现，作为一个开放的生态，目前已经有谷歌、AT&T、阿里巴巴、腾讯在内的超过100家世界知名大型公司加入P4语言联盟，中国也有越来越多的玩家为P4社区做出贡献。
对于P4的应用情况，周刚解释说，它是面向最终用户的语言，类似Python。由于传统的网络芯片多数功能都已固化，如果用户有新需求，往往要等芯片供应商18、24个月甚至更长时间做迭代。而P4最大的特点就是简单、高效、易上手，有网络编程基本知识的开发者，基本经过一个周末的培训就可以完成简单的P4代码，进而实现经典的网络功能，三天或一周就可以交付新网。
在软件定义网络、可编程网络的概念中，与编程语言同样重要的还有可编程的芯片。在这方面，英特尔早些年已经推出了号称全球首款面向用户的可编程网络芯片Tofino。周刚表示，Tofino是全可编程的网络芯片，没有任何固化的设计，所有功能都是通过软件来实现的，且Tofino系列一直在更新，Tofino 1的处理能力从1.8T到6.4T，Tofino 2处理能力有12.8T，Tofino 3处理能力最大可达25.6T。和传统的交换芯片相比，Tofino交换芯片在不损失功耗性能以及成本的基础上，额外引入了P4，可以给最终用户带来可编程性。
此外，还有基于用例驱动的框架，比如IPDK，基于对业务逻辑和框架的不同需求，可以优化IPDK框架以及不同的转发平台，并且屏蔽硬件的差异性。此外，IPDK的开发以及管理都遵循开源开放的标准，并提供了一些预先编译好的容器，便于用户直接运行和评估。
周刚强调，不论是包括CPU的虚拟网络，IPU或DPU侧的网络功能加速，以及交换机、路由器等骨干网络设备，这些环节都需要高效灵活的网络可编程能力。导入P4的可编程网络平台，在快速响应市场需求、在网络基础设施的智能需求等方面，能够满足未来网络端到端的数据需求。
随着“新基建”、“东数西算”等战略走向纵深，未来需要构建面向低时延的确定性网络，实现IPV6、SRv6方面的创新。周刚认为，这些都要求网络在实现这些新动能的同时，可编程的能力要简单易用，P4将会有更进一步的连接算力能力的体现。可以说，未来算力网络的底座和基石就是P4可编程。
不断壮大的P4生态
P4打开了网络封闭的大门，通过业务可编程带动了创新应用，进一步提高了数据中心基础网络的能效比。而基于P4打造端到端的网络应用，更需要开放社区的集体智慧，需要更多的年轻工程师加入，为未来的可编程网络创新注入新的活力。
据了解，“英特尔2022 P4中国黑客松”旨在培养和发掘P4杰出人才，帮助开发者通过P4语言构建网络基础设施、机器学习及人工智能、高性能计算、网络测量及优化、网络安全等场景下的应用，提升P4开发者创新能力，促进P4可编程网络生态建设。
周刚强调，P4生态中最重要的是人才培养，特别是面向高校的未来工程师的培养。通过黑客松活动，希望鼓励更多的青年学生加入到P4阵营中。当然，在围绕P4全方位的人才培养中，“黑客松”只是其中一个活动，其他还包括特训营、网络学术计划、P4开放社区等等。未来，不论是算力网络、云网络还是新兴的边缘网络，可编程技术将会是基石，而P4可以说已经成为了行业公认的标准，通过越来越丰富的开放平台，希望能给更多用户带来更大的业务价值，夯实可编程网络的基座。
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