P4asm: A Runtime Virtualization Framework for Agile In-Network Computing

Jitao Sun

doi:10.1109/tcc.2026.3724362

P4asm: A Runtime Virtualization Framework for Agile In-Network Computing

2026-08-17

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DOI：10.1109/tcc.2026.3724362

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可编程数据平面在云架构中实现了网络内计算功能，但其普遍的编译-重新部署工作流造成了配置瓶颈：应用逻辑仍与特定目标的流水线布局耦合，更新可能需要破坏性的基础流水线重新部署，且交换机内存是在编译时静态预留的。我们提出了P4asm，一个受eBPF启发的运行时虚拟化框架，用于支持网络内计算。P4asm安装了一个固定解析器的P4运行时，该运行时解释紧凑的虚拟指令集字节码，并在逻辑堆中管理应用代码和状态。控制器随后可以在不重新部署固定基础运行时的情况下安装、替换和回收支持的应用逻辑。我们在BMv2行为模型上实现了该框架以验证其功能设计。我们的BMv2测试床结果提供了原型级别的证据而非ASIC声明。在代表性跟踪和请求重放中，P4asm将应用代码大小减少了13倍至25倍，避免了逻辑注入期间的重新启动中断，将关键版本交换步骤控制在三个采样更新案例中的10毫秒至20毫秒之间，并在丢包和控制器断开连接的情况下保持有界行为。工作负载和消融图作为这些测试床运行的固定操作点摘要进行报告。

Keyword:

In-Network Computing

Programmable Data Planes

Runtime Reconfiguration

Network Virtualization

P4

P4asm: A Runtime Virtualization Framework for Agile In-Network Computing

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