Linux內核最近躍進到了4.x時代，初看沒啥大的動作，但是對於我而言，最令人興奮的還是它對硬交換模塊的支持。這也是為全面迎合SDN做好准備的第一步。
Linux上的路由與交換
Linux誕生於網絡，天生對網絡擁有全面且強大的支持，即便再復雜的協議，再封閉的技術，幾乎都可以找到對應的Linux實現。然而這並不是說Linux網絡就天下無敵了，它存在很多不合理的地方。
Linux擁有對路由的強大支持，在數據平面，你可以很輕松地實現一種路由查找算法，在控制平面，你也可以在用戶態實現任何已有的或者你自己設計的路由協議，然而，這一切都是軟的，也就是說，都是CPU來完成的。
當我們知道路由和交換的區別之後，就會發現，Linux一直以來都沒有實現真正的交換，起碼在通用接口層面上沒有一個合理的解決方案。Linux的bridge模塊？算了吧，它只是實現了一個軟網橋，和真正交換機不沾邊的。
Linux對硬件交換的支持
記得去年的時候，我曾經拿到過一塊交換板，可以直接插在主板的PCI-E上，當時必須使用廠商特定的驅動程序以及配合VLAN技術才能將其用起來。其實很多的交換機可能都采用了Linux作為管理平面和控制平面，然後配置自己的定制硬件和定制驅動來使用。
我曾經想過一種辦法用Netfilter技術實現對硬件交換模塊的支持，但是，CPU還是要被中斷的，整個流程是CPU將數據包拉到bridge或者IP層，然後再交回硬件...正確的方式是根本不用中斷CPU，完全通過硬件來轉發數據包，只有數據和本地協議棧相關的時候，才中斷CPU。而這個思路，意味著你必須重寫驅動。
總之，沒有一個統一的接口，這就意味著如果你自己想設計一塊交換板，沒有比較好的標准可循，即便有，可能你也要自己編寫或者復制粘貼大量的驅動代碼，這將嚴重影響研發效率。
Linux 4.0的switchdev
一切壞消息在Linux 4.0內核中終結。
Linux 4.0引入了一個switchdev框架，它代表一類擁有“交換”能力芯片的多網口設備的抽象。其中每一個網口就是一個port，在switchdev框架中被注冊成一個net_device。除此之外，內核中自帶了一個rocker driver，演示了一個實際的設備驅動的實現。整個switchdev的示意圖如下所示：
注意，理想化的實現中，OpenFlow控制器可以直接將流表注入到設備中，從而指導設備直接進行數據包交換。流表的內容超級復雜，不是本文的目標，但是相信在後一個內核版本中會出現相關的Document。
采用了硬件交換模塊的Linux BOX和原來的截然不同了，它更像是一個高端的專業網絡設備，類似Cisco那樣的。它看起來就是下面的樣子：
