Page 392 - 《软件学报》2026年第1期

马东超 等: SRv6 技术在数据转发平面的应用与挑战综述 389

在学术界也提出了一些 SRv6 转发芯片架构. 文献 [51] 设计了一种可编程的 SRv6 处理器架构, 引入了协议无
关的 P4 指令集和对应的执行模型, 支持灵活描述和高效处理 SID 语义. 该架构集成了 SID 解析器、SRH 编辑器
等专用硬件单元, 可加速 SRv6 关键操作, 并支持多种 SR 扩展, 具有较强的通用性. 文献 [52] 进一步提出了一种敏
捷可定制的网络处理器架构 ChipletNP. 其采用芯粒化技术, 将内存、交换矩阵、专用加速单元等异构资源解耦为
独立的芯粒, 并通过高速互联实现灵活组合, 可充分发挥成熟工艺优势, 降低设计难度和成本. 相比传统定制芯片,
ChipletNP 可显著提高芯片的研发速度和性价比, 加速 SRv6 网络的更新迭代.
在软件层面, 学术界和工业界也提出了一些优化方案, 作为硬件优化的有益补充. 例如, 基于扩展伯克利包过
滤器/快速数据路径 (extended Berkeley packet filter/express data path, eBPF/XDP) 技术的混合 SDN 架构 HIKE [53] ,
通过在内核态实现 SRv6 转发, 避免了用户/内核态频繁切换, 降低了系统开销; 基于数据平面开发套件 (data plane
development kit, DPDK) 的 SRv6 处理方案 [54] 充分利用了其数据平面优化优势, 结合向量包处理 (vector packet
processing, VPP) 等高性能虚拟路由器, 能够直接从网卡访问数据包, 显著提升了主机侧 SRH 处理性能.
综上所述, 硬件优化是提升 SRv6 转发平面性能的根本出路. 业界在可编程交换芯片、定制 SRv6 转发处理器
等方面取得了一系列研究成果, 显著提高了 SRv6 网络的灵活性、性能和可扩展性. 尽管主机侧 SRH 处理的软件
优化方案可以进一步挖掘硬件潜力, 提供灵活编程支持, 但从长远来看, 高性能、低成本、可定制的专用硬件仍将
是推动 SRv6 规模化应用的核心驱动力. 未来, 持续突破硬件设计和制造工艺瓶颈, 将是加速 SRv6 网络更新发展
的关键所在.
3.1.3 SRv6 性能监测
在实际部署中, SRv6 的性能和效率直接影响其实际应用效果, 高质量的性能测量能够帮助网络运营商深入了
解 SRv6 的实际表现, 发现潜在瓶颈、优化网络配置、并确保服务质量. 然而, 由于 SRv6 转发平面引入了全新的
SRH, 传统的基于五元组的流量识别规则难以准确刻画 SRv6 业务语义, 导致现有性能监测手段无法直接适用. 针
对这一挑战, 一些研究人员提出对主动测量协议进行 SRv6 特性化改造. 文献 [55] 引入了 STAMP 测量协议, 通过
在 SRv6 扩展头中携带测量元数据, 实现了 SRv6 路径的精准时延监控. 设计并开发了 STAMP 会话发送者和会话
反射器两个关键组件, 它们分别部署在网络中的不同节点上. 发送者负责发送测试数据包, 并收集由反射器反射回
来的数据包中的时序信息, 以此来计算路径的延迟. 该方案保证探测包与实际业务流量的转发路径完全一致, 有效
避免了路径不一致导致的测量偏差. 评估结果表明, 基于 eBPF 的方案可以实现高精度测量, 且对转发性能影响很小.
文献 [56] 进一步聚焦 SRv6 关键性能指标的准确实时评估, 提出了 EPM-SR 测量框架. 该框架结合 TWAMP-
Light 主动探测和交替标记被动分析, 通过在数据包头部插入 2 bits 或更少的测量字段, 实现了时延、抖动、丢包
等多个核心指标的流级统计. 同时, 该框架在数据平面充分利用 gRPC、epoll、IPset 等技术优化处理效率, 当 SID
列表长度小于 8 时使得单个探测节点可支持数百个业务流的并发监控. 仿真结果表明, EPM-SR 与其他应用程序
测量结果的误差可控制在 5% 以内. 此外, 当 SRv6 路径的 SID 列表长度不超过 8 时, 该框架可满足大规模监控场
景的性能需求.
此外, 文献 [15] 关注 SRv6 转发行为的性能基准测试问题, 开发了 SRPerf 测试框架. 该框架遵循 RFC 2544 [57]
定义的测试方法, 可评估 Linux/VPP 等不同转发面的吞吐量、时延等关键指标. 同时还实现了基于二分搜索的自
适应算法, 以用户定义的精度估算 NDR/PDR. CloudLab 平台上的测试结果表明, VPP 能够达到所有 SRv6 端点行
为的线包速率, 优于 Linux 方案. SRPerf 为 SRv6 转发性能测试提供了可扩展的通用工具集.
除了主动测量协议的改进, 构建面向 SRv6 全生命周期管理的端到端综合监测平台是另一个重点优化方向.
文献 [58] 提出的 SRv6-PM 架构从数据平面、控制平面和管理平面这 3 个层面入手, 对 SRv6 网络进行全方位性
能提升. 其中, 数据平面引入 eBPF 程序在 Linux 内核中实现高效的数据包处理, 在确保数据包线速转发的同时完
成时延、丢包等关键指标的实时测量; 控制平面采用 gRPC 等标准南向接口, 灵活下发各类测量任务配置, 实现网
络范围内多节点测量行为的统一协调; 管理平面则融合大数据平台, 汇聚海量测量数据, 并通过机器学习算法实现
网络性能的多维分析、异常诊断和趋势预测. 实验表明, SRv6-PM 能够以相对较低的时延检测丢包事件, 从而为
业务质量保障提供了有力支撑.