前言：
华为基于POF协议已经开发了相应的软件交换机，并且具备POF的一些基本功能。上一节对POF基本原理进行阐述，为了透彻理解POF原理，并能在其上进行相应研究与SDN应用开发，本文将对POF交换机源码进行解读。
一：函数调用关系图
POF交换机先会进行基本配置的初始化、交换机资源初始化等，然后开启交换机与控制器通信进程，建立连接进行通信，最后开启基于流表的数据包匹配与处理的进程（主要位于POF/datapath中）进入正常工作状态。
以上是基本流程，为了对交换机源码的整个脉络有一个清楚了解，特意按照执行流程绘制了函数关系调用图，以供解读源码时候参考对照。
图注：蓝色块为主函数；紫色块是main函数中调用的主要函数，会相应进行不同服务；淡蓝色为被调用的函数；粉色理解为开启的线程，会进行数据包接收、发送等，其中深红色为两个重要线程服务（和控制器交互、数据包匹配处理），之后会着重分析，这里面包括绿色块。蓝色线条上序号标记函数调用顺序，紫色线是逻辑顺序。
二：源码结构：
POF源码文件结构较OVS清楚简单许多，主要有五个文件夹目录：common/datapath/include/local_resource/switch_control。根据上图的函数调用关系图，这里基于文件结构对图中涉及到的主要函数分别做简单分析：
1 switch_control目录：包含主函数，并含有与控制器交互的主要文件。
1.1 pof_switch_control.c：一个重要的文件，包含主函数，和各种初始化工作等。
main()：主函数
- pof交换机的配置初始化（pof_set_init_config函数）
- 资源初始化（pof_localresource_init函数）
- 建立与控制器的通信（pofsc_init函数）
- datapath初始化（pof_datapath_init函数）等。
poflr_init()：建立与控制器的通信
- 设置ipport等连接信息
- 创建给控制器发送消息的发送队列，即待发送的消息都会先写入这个发送队列中（pofbf_queue_create函数）
- 开启线程，通过状态机来处理OF消息（pofsc_main_task函数）
- 开启线程，非同步的从发送队列中取出消息发送给controller（pofsc_send_msg_task函数）
- 开启线程, 在状态下POFCS_CHANNEL_RUN进行echo消息保活
pofsc_main_task()： 根据状态转移与controller保持消息交互
- conn_desc_ptr维护交换机和控制器交互阶段的状态，根据这些状态不同，while循环会进行不同的处理。
- POFCS_CHANNEL_INVALID状态时，创建socket客户端，但此时还没开始建立连接，pofsc_create_socket函数）
- POFCS_CHANNEL_CONNECTING状态会进行尝试建立TCP socket连接（pofsc_connect函数）。建立成功，则设置状态为POFCS_CHANNEL_CONNECTED
- POFCS_CHANNEL_CONNECTED状态时，交换机则会发送hello消息。发送成功，则设置状态为POFCS
_HELLO - POFCS_HELLO状态时，则从socket缓存中读取消息。消息类型是控制器发来的hello，则设置状态为POFCS_REQUEST_FEATURE，否则设置状态为POFCS_CHANNEL_INVALID，重新建立连接。
- 依次经过feature和config等阶段状态，然后进入关键阶段POFCS_CHANNEL_RUN
- POFCS_CHANNEL_RUN状态时，即进入和控制器正常的交互状态。从socket接收缓存中读取消息内容，根据消息类型进行处理（pofsc_run_process函数）
pofsc_run_process()：POFCS_CHANNEL_RUN状态下接收处理controller发来的消息
- POFT_ECHO_REPLY消息只更新最新echo时间
- 其他消息类型则进行具体处理，如flowmod处理（pof_parse_msg_from_controller函数）
- pofsc_send_msg_task()：异步取出发送队列消息发送给控制器
- 检测是否为config/feature/Run状态，是则从发送队列中读取消息进行发送。
- - 调用和控制器建立的socket接口，通过write函数进行发送。
- 发送成功则while循环中继续读取发送，发送失败则把消息写回入发送队列，设置连接状态为POFCS_CHANNEL_INVALID，跳出while循环，意味着需要重新和控制器建立连接。
- pofsc_echo_timer()：在POFCS_CHANNEL_RUN状态下进行echo消息发送。
1.2 pof_config.c：一些交换机配置函数
- pof_set_init_config()
- 对g_states（pof_state结构体）的默认初始化（pof_set_init_states）
- 通过pof交换机开启参数进行初始化配置（如设置controller ip,port,pof_set_init_config_by_command函数）；
- 通过文件进行初始化配置（pof_set_init_config_by_file函数）
1.3 pof_parse.c：只含有一个函数，即对controller发送的消息进行类型解析并回复等处理
- pof_parse_msg_from_controller()：对echo消息、flowmod、tablemod等消息进行具体处理。
2 local_resource目录:交换机资源管控，如流表、端口资源等
2.1 pof_local_resource.c：
pof_local_resource_init(): 端口和流表资源的初始化
- 物理端口信息初始化（poflr_init_port函数）
- 流表资源（包括组表和meter表等）初始化，如各种表空间分配等操作(poflr_init_table_resource函数)
2.2 剩下的几个文件实现meter表、group表、端口port等相关资源初始化等
3 datapath目录：端口接收packet并进行流表匹配处理
3.1 pof_datapath.c
pof_datapath_init()：初始化datapath模块，创建packet的接收与发送队列，创建datapath线程、端口packet接收线程和端口packet发送线程
- 创建packet的接收队列g_pofdp_recv_q_id
- 创建packet的发送队列g_pofdp_send_q_id
- 创建datapath线程（pofdp_main_task函数）
- 创建端口packet发送线程（pofdp_send_raw_task函数）
- 创建每个端口的packet接收线程（pofdp_create_port_listen_task函数）
- 创建端口检测线程，端口改变则上报controller（poflr_port_detect_task函数）
pofdp_main_task()：循环接收端口的packet进行转发处理，前一个包结束转发处理后才处理下一个包
- 设定第一个默认instruction，即goto第一个表（set_goto_first_table_instruction），然后进入循环处理
- 从端口packet接收队列中读取packet数据（pofdp_recv_raw）
- packet长度检测、第一个表存在性检测，检测出错则释放此packet缓存
- packet转发处理（pofdp_forward函数）
pofdp_forward()：对packet进行流表匹配查找，并进行instruction处理，直到发送或是丢弃。
- 初始化元数据（init_packet_metadata函数）
- 第一个instruction的执行，即goto表1，然后继续流表匹配处理（pofdp_instruction_execute函数）
pofdp_send_raw_task()：创建线程，循环读取端口发送队列的packet，进行发送
- 创建发送socket，进入while循环
- 从端口发送队列中读取packet内容（pofbf_queue_read函数）
- 通过与物理端口绑定的socket进行packet发送（sendto函数）
pofdp_create_port_listen_task()：设置端口的packet接收线程
pofdp_recv_raw_task()：创建线程，循环读取端口packet，并放入端口接收队列中
- 创建并绑定端口的socket，保持实时监听状态（socket，bind）。然后进入循环处理
- 通过socket接收端口消息，存入buf
- 检测端口的openflow使能、包长度，并根据规则过滤包
- 将当前端口接受的packet放入端口接收队列中（pofbf_queue_write函数）
3.2 pof_instruction.c
pofdp_instruction_execute()：循环读取packet的instructions，逐一执行。
- while检测packet的instruction是否执行完
- 对packet执行instruction（excute_##INSTRUCTIONS_NAME()函数）
excute_##INSTRUCTIONS_NAME()：一些instruction的执行函数
- execute_METER()：速率限制
- execute_WRITE_METADATA()：将instruction中value字段数据写入matadata中。
- excute_WRITE_METADATA()：将packet中相应字段数据写入matadata中。
- execute_GOTO_DIRECT_TABLE()：根据全局table_id跳转到指定表，并且不需要匹配，直接得到跳转表中的指定的相应表项，执行表项动作。
- execute_GOTO_TABLE()：跳转表前先通过packet计算出key,跳转后直接用key进行匹配。
- execute_APPLY_ACTIONS()：包含不同action，如OUTPUT、ADD字段等。
- execute_WRITE_ACTIONS(): 目前无，待开发。
- execute_CLEAR_ACTIONS()：待开发
- execute_EXPERIMENTER()：待开发
4 include目录：存放POF交换机的全部自定义的头文件，供其他文件调用。
5 common目录：最主要是action和Instruction相关的函数定义在这里。
- pof_byte_trans：主要存放一些action和Instruction相关的函数等。
- pof_log_print：和log打印相关函数。
后记：
本文对POF交换机源码执行的主要流程进行总结，并绘制成函数关系调用图，可以供大家分析源码时候参考，此外，基于文件结构，对调用图中涉及到的主要函数进行简单的功能分析。有了以上代码了解，后文将会对POF交换机如何与控制器通信、数据包如何根据POF进行匹配与action处理等做进一步学习分析。
作者简介：
晏思宇，2014/09-至今，北京邮电大学信息与通信工程学院未来网络理论与应用实验室（FNL实验室）攻读硕士研究生，主要研究方向为SDN、Open vSwtich、Ryu等。
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