Компания Intel открыла инструментарий, позволяющий создавать собственные приложения для обработки пакетов в программируемых Ethernet-коммутаторах серии Tofino. Под лицензией Apache 2.0 открыт исходный код бэкеда к компилятору p4c и компонентов среды разработки Intel P4 Studio, таких как драйверы, модель симуляции коммуатора, сервер и клиент для протокола BF Runtime. Для создания приложений применяется предметно-ориентированный язык программирования P4 (Programming Protocol-independent Packet Processors), предназначенный для определения логики обработки пакетов в сетевых устройствах, таких как сетевые карты, коммутаторы, маршрутизаторы и межсетевые экраны.
Опубликованный бэкенд позволяет транслировать программы на языке P4 в представление, пригодное для установки на коммутаторах серии Intel Tofino. Благодаря этому пользователи коммутаторов могут создавать приложения, расширяющие штатную функциональность, изменяющие логику работы или адаптирующие устройство к специфике своих сетей.
Программы на языке P4 компилируются в представления для целевых платформ, которые могут быть как аппаратными (FPGA, программируемые ASIC), так и программными (x86, BPF). Вместе с кодом для установки на целевые системы компилятор генерирует runtime для управления приложением с использованием протоколов Protobuf/gRPC и API P4Runtime.
Типовая логика работы программ сводится к классификации пакетов по их заголовкам и выполнению действий над входящими пакетами, таких как перенаправление, отбрасывание, изменение TTL и замена полей. Язык не привязан к сетевым протоколам и вместо вшитой поддержки типовых протоколов, таких как IP, Ethernet, TCP и VxLAN, предоставляет разработчикам возможность определения любых протоколов в привязке к компилируемым приложениям (разработчик прикрепляет описание форматов заголовков и полей протокола).
Кроме опубликованного бэкенда для коммутаторов Intel Tofino проектом P4 предоставляется бэкенд для компиляции P4-приложений в код на языке Си, который затем может быть скомпилирован в формат, пригодный для исполнения в виртуальной машине eBPF внутри ядра Linux. Проектом также развивается открытый симулятор коммутатора, который можно использовать для проведения экспериментов в виртуальной сети Mininet, и бэкенд для компиляции P4-программ для симулятора.