UA編程API是FAST平台支持軟硬協同分(fēn)組處理的基礎。基本編程API爲UA提供了與硬件流水線交互的基本手段。擴展API是面向FAST流水線中(zhōng)特定硬件模塊而設計的API，主要通過對基本API再次封裝實現。擴展API的使用可以大(dà)大(dà)簡化UA編程的複雜(zá)性。本文以SDN交換規則管理爲例，詳細介紹擴展API的優點，實現方法和工(gōng)作流程。
一(yī)、擴展API簡介
FAST基本API爲FAST流水線中(zhōng)硬件模塊設計者提供了與軟件通信的接口。模塊設計者還應根據模塊提供的功能，基于基本API爲用戶提供擴展的API，以簡化UA編程的複雜(zá)性。
（1）擴展API的優點
擴展API可以簡化用戶UA編程的複雜(zá)性。例如，FAST的SDN交換流水線包含了GPP，GKE，GME，GAC和GOE等功能模塊。UA需要配置GME（通用匹配引擎）模塊的規則表和GAC（通用動作執行）模塊中(zhōng)的動作表以實現對特定報文的match-action操作。UA直接使用fast_ua_hw_rd()和fast_ua_hw_wr()函數對GME和GAC模塊中(zhōng)的表進行配置存在兩個不便。
一(yī)是每次操作必須提供操作地址等底層信息，而這一(yī)信息與硬件模塊實現相關。UA使用這些地址對低層配置與SDN交換機需要對轉發層進行抽象的原則相違背；二是由于fast_ua_hw_rd()和fast_ua_hw_wr()函數每次隻能訪問32位數據，對一(yī)條SDN規則的FlowMod配置需要拆分(fēn)成訪問不同模塊的多次操作，增加了編程的複雜(zá)性。
爲簡化SDN規則管理，可在FAST編程庫中(zhōng)可定義一(yī)些專用的數據結構。例如描述SDN網絡中(zhōng)流的flow結構，對應FlowMod消息的fast_rule結構等。基于這些結構，可擴展UA編程API，爲UA編程提供更高層次的抽象，簡化編程的複雜(zá)性。
（2）擴展API實現方法
擴展API的實現主要分(fēn)爲兩個步驟。一(yī)是爲UA編程定義數據結構，屏蔽底層實現細節；二是根據UA編程需求，設計相應的API函數。以下(xià)仍以SDN交換爲例說明。
由于SDN轉發面的管理主要是對規則進行增加，删除等操作，因此FAST定義了Fast_rule數據結構，如下(xià)所示。因此UA在編程實現SDN的規則管理時，隻需要實現對上述規則的操作即可，而不需要考慮規則的具體(tǐ)存儲地址。我(wǒ)(wǒ)們會在基于FAST的SDN交換實現相關文檔中(zhōng)詳細介紹Fast_rule數據結構。
基于Fast_rule數據結構，可以爲SDN規則管理定義如下(xià)5個擴展的API。分(fēn)别實現規則表的初始化、規則添加、規則删除和規則打印等功能，如下(xià)表所示。
顯然，基于上述擴展API，可以方便的實現對SDN轉發規則的管理，簡化了UA設計的複雜(zá)度。
二、擴展API的實現
下(xià)圖以Fast_add_rule()爲例，介紹了擴展API的實現流程。其中(zhōng)UA程序實現了交換機上的openflow通道功能，需要根據SDN控制器發來的Flowmod指令對FAST硬件流水線中(zhōng)的規則進行管理。
以增加規則爲例，UA首先按照FlowMod消息中(zhōng)包含的規則和動作信息，構造fast_rule結構體(tǐ)，然後調用FAST編程庫中(zhōng)所提供的fast_rule_add()将fast_rule結構體(tǐ)攜帶的流表配置信息經FAST内核和FAST驅動，寫入硬件GME模塊和硬件GAC模塊所關聯的lookup表中(zhōng)。
圖1 擴展API的執行過程
每個FlowMod消息涉及到對FAST硬件流水線中(zhōng)GME和GAC兩個模塊對應的規則表和action表進行管理，而fast_rule_add()函數向用戶屏蔽了這一(yī)硬件實現細節。
