畢竟本專欄叫做「硬科技」，如果不談點硬體相關的議題，就實在太過對不起各位科科的求知慾了。「OpenFlow南向協定交換器」和「P4語言Smart NIC」就是本期的主題。
前情提要：在了解Smart NIC和DPU前科科需要知道的軟體定義網路（上）
科科們已經了解到OpenFlow是SDN控制器與交換器之間的互動協定，具體定義了交換器在資料轉發面(Data Plane)的功能，並規範封包的種類和格式，目前最新的實用化版本是1.5.1。
支援OpenFlow的交換晶片，在邏輯上主要由2部份組成：端口(Port)和流表(Flow Table)，所謂的Flow意指「在同一段時間內，經過同一段網路，並具有相同屬性(如相同的TCP port)的訊息」，每個流表項目(Flow Entry)對應網路中傳輸的一條流，也是OpenFlow中最核心的元素，可謂以簡馭繁。
乍看之下，OpenFlow交換晶片看似無所不能，反正所有的網路傳輸都變成一條一條的流，轉發行為如此的簡單，沒有任何狀態機，一切都是Match(匹配)→Action(行動)，想怎麼動就怎麼動，通通和網路協定沒有相依性，足以應對未來的技術發展。但如此巨大的彈性，卻是需要付出高昂的代價。依據OpenFlow標準，一張流表可以使用任意的字段組合去作查表。這代表了這張流表需要使用「內容查找記憶體(CAM，Content-Addressable Memory)」實作，事情就大條了。
不同於我們認知的隨機存取記憶體(RAM，Randon Access Memory)，CAM會搜索全部的記憶體，以判斷某筆資料是否儲存在其中。如果找到了這個資料位元組，CAM將回覆由1個或者多個位址組成的列表，這些地址中都存儲著這筆資料。也只有3個輸入的TCAM(Ternary CAM)才能隨意的掩蓋掉任何想掩蓋的查找字段，電路複雜度和發熱量自然扶搖直上，相當於傳統DRAM的5倍到6倍，讓所有有志於OpenFlow交換晶片的廠商通通都抱著頭燒。
更何況，OpenFlow還有「多級流表」的概念，每個層級的流表都有自己的編輯動作並彼此互動，晶片廠商真的硬幹下去，徹頭徹尾的完整支援OpenFlow，打造出「從頭到尾和任何網路協定通通無關的交換晶片」，固然得到了最高的靈活可編程能力，卻犧牲掉了簡單性，創造貴到不行的巨無霸。我們也都知道，在處理器的世界，一直有條不變的真理：超大 + 超貴 + 超熱 = 超生，網路晶片亦同。
俗語說的好，博觀而約取，厚積而薄發，網路交換晶片廠商就乾脆退而求其次，基於實際的應用需求和現有的晶片架構，定義不同的應用框架與轉發模型。因為絕大多數的應用場景，像上期提到Google的B4資料中心廣域網路，追求的是SDN架構的管理便利性，並不需要終極的可編程靈活性，所以各家廠商在此都各顯神通，透過SRAM或更便宜的DRAM，或著NPU或FPGA之類的手段，實作高容量但功能受限的OpenFlow流表，並在兼顧傳統功能的基礎上，適度的補強功能，以適應SDN的要求。
像Google自行研發的OpenFlow交換機，就不是採用標準的OpenFlow流表，但界面上仍遵循OpenFlow的規範，這有力的證明1件事：要引進SDN和OpenFlow，並不需要專用的晶片。SDN的重點是「應用」，不是完整支援OpenFlow。這背後的意義，值得各位科科深思，無論從開發產品到人生面對的一切問題，都是一樣的道理。
接著就是這票Smart NIC和DPU的重頭戲：P4(Programming Protocol-independent Packet Processors)封包處理器描述語言。
問題來了，我們不是已經有OpenFlow了嗎？但OpenFlow僅限於「控制與轉發分離」，並未定義對資料和封包的處理方式。與OpenFlow互補的P4語言，可用來程式化路由器、交換器和網路卡的行為，以軟體的方式，引進新的功能與協定，而不是需要等待嶄新的硬體。P4語言的執行引擎，也成為高度可編程化的Smart NIC，比一般ASIC的NIC更加「聰明」的地方。
行為至此，想必各位科科的臉上彷彿掛著劫後餘生倖存者的表情，並附贈著跳動的眼皮和顫抖的嘴角，但從技術到商業，其實SDN是個大到足以寫書的主題，各位看到的只是冰山的一角。沒關係，大丈夫，等到日後硬科技開始介紹各大廠商的Smart NIC和NVIDIA的DPU後，你們就會知道這東西的威力在哪裡了。也許吧？科科。
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