軟硬件協同是(shì)FAST平台分組處理的(de)特色。FAST平台軟件主要(yào / yāo)實現FAST硬件流水線與FAST用戶應用（UA）間數據通路和(hé / huò)控制通路的(de)信息交互，爲(wéi / wèi)UA編程提供函數庫，是(shì)支撐UA運行的(de)基礎。FAST平台軟件主要(yào / yāo)由Linux内核中的(de)FAST驅動和(hé / huò)FAST内核以(yǐ)及用戶空間的(de)FAST編程庫組成。 一、FAST UA的(de)通信模式      FAST UA運行時(shí)與FPGA以(yǐ)及網絡接口有多種通信需求，包括FAST分組收發、對FPGA的(de)配置管理以(yǐ)及與遠端主機進行标準的(de)Socket通信等。    （1）FAST分組收發
     UA從FAST流水線接收FAST分組以(yǐ)及向FAST流水線發出(chū)自己産生或者轉發的(de)FAST分組。當UA實現middlebox處理功能時(shí)，如防火牆功能，使用FAST分組收發的(de)方式與底層FPGA進行通信。這(zhè)些分組遵循元數據加以(yǐ)太網幀的(de)FAST分組格式定義。FAST分組格式定義将在(zài)FAST編程 API介紹時(shí)給出(chū)。    （2）對FPGA的(de)配置管理
     UA對FPGA的(de)配置管理包括對FAST流水線的(de)配置管理以(yǐ)及對FPGA OS的(de)配置管理。典型的(de)對FAST流水線配置管理操作包括配置GAC模塊中的(de)Action表，讀取GOE模塊中的(de)計數器等；典型的(de)對FPGA OS的(de)配置管理包括讀取端口接收發送計數器，配置FPGA OS提供的(de)匹配協處理器得流表項等。    （3）與遠程設備的(de)Socket通信
     FAST UA還可使用标準Socket()機制通過内核協議棧與遠程的(de)網絡設備進行通信。根據目的(de)IP地(dì / de)址，内核協議棧确定該通信是(shì)通過挂接到(dào)CPU上(shàng)标準以(yǐ)太網接口進行，還是(shì)通過挂接到(dào)FPGA上(shàng)的(de)網絡接口進行。如果是(shì)前者，協議棧将會以(yǐ)sk_buff的(de)格式與标準以(yǐ)太網驅動交換收發的(de)分組；如果是(shì)後者，協議棧将會把分組送FAST内核，由FAST内核将分組封裝成FAST格式，通過FAST驅動向FPGA中的(de)流水線發出(chū)。      需要(yào / yāo)注意的(de)是(shì)，FAST UA可能同時(shí)使用多種通信模式。例如OpenFlow通道(dào)代理（OXFP）UA既要(yào / yāo)通過Socket機制與遠端的(de)SDN控制器通信，實現packet-in/packet-out/flowmod等OpenFlow消息的(de)交互，又要(yào / yāo)與FAST流水線進行FAST分組的(de)交互。由于(yú)上(shàng)述通過Linux内核的(de)通信都是(shì)阻塞式的(de)，因此需要(yào / yāo)爲(wéi / wèi)不(bù)同的(de)通信創建不(bù)同的(de)線程。 二、FAST平台軟件的(de)實現      FAST平台軟件實現示意如下圖所示，其中包含FAST驅動、FAST内核、FAST編程庫以(yǐ)及兩個(gè)UA、UAx和(hé / huò)UAy。FAST内核維護的(de)Netlink端口映射表NPMT（Netlink Port Mapping Table）是(shì)FAST平台軟件中的(de)核心數據結構，主要(yào / yāo)存放UA的(de)MID與NetLink端口号之(zhī)間的(de)映射關系。      FAST平台軟件實現時(shí)在(zài)用戶空間并不(bù)存在(zài)一個(gè)集中的(de)UA管理程序。每個(gè)UA在(zài)啓動時(shí)都獨立地(dì / de)通過FAST庫函數向FAST内核注冊，獲取MID以(yǐ)及與NetLink端口号的(de)映射關系。NPMT中也(yě)保存了(le／liǎo)各種用于(yú)管理維護的(de)各種計數器信息，例如某個(gè)UA接收和(hé / huò)發送分組的(de)個(gè)數等。      FAST編程庫爲(wéi / wèi)UA設計提供FAST分組收發的(de)API函數，這(zhè)些函數通過Netlink機制與Linux内核中的(de)FAST内核通信。Netlink是(shì)一種基于(yú)Socket緩存隊列的(de)，内核與用戶态應用之(zhī)間傳遞的(de)消息的(de)異步通信機制。FAST編程庫會在(zài)UA實現時(shí)編譯到(dào)UA地(dì / de)址空間中，爲(wéi / wèi)防止不(bù)同UA訪問FAST内核中共享數據結構存在(zài)競争，FAST編程庫在(zài)設計時(shí)考慮了(le／liǎo)對NetLink映射表等共享資源訪問的(de)互斥機制。       FAST内核維護NPMT數據結構。每個(gè)UA啓動時(shí)，會通過FAST編程庫提供的(de)初始化函數向FAST内核注冊，由用戶顯式地(dì / de)爲(wéi / wèi)UA分配一個(gè)唯一的(de)MID編号。FAST内核對分組處理的(de)操作如下表所示。      因此FAST内核根據FAST分組的(de)DMID實現了(le／liǎo)FAST流水線，多個(gè)FAST UA以(yǐ)及協議棧之(zhī)間的(de)分組交換。從協議棧角度看，FAST内核是(shì)一個(gè)特殊的(de)網絡接口，在(zài)内核中的(de)地(dì / de)位與标準的(de)網絡接口驅動基本一緻。由于(yú)協議棧發出(chū)的(de)分組無分組的(de)輸出(chū)接口信息，該分組進入FAST流水線後需要(yào / yāo)通過正常的(de)轉發獲取輸出(chū)接口的(de)信息。      FAST驅動負責控制與FPGA的(de)DMA通信，FAST驅動與硬件平台密切相關，針對不(bù)同實現平台，DMA可以(yǐ)是(shì)輪詢方式，也(yě)可以(yǐ)是(shì)中斷方式。不(bù)同平台中硬件DMA寄存器的(de)地(dì / de)址也(yě)有所差異，因此FAST驅動移植是(shì)FAST平台軟件移植的(de)關鍵。由于(yú)FAST UA編程基于(yú)FAST編程API和(hé / huò)Linux标準系統調用，因此不(bù)同的(de)硬件平台對UA編程是(shì)完全透明的(de)。