P4 MLIR Midend

Abstract

Jazyk P4 je používán pro programování konfigurovatelných síťových zařízení. V této práci zkoumáme využití MLIR k vytvoření rozšiřitelného P4 překladače, který je schopen pracovat s několika hardwarovými a P4 architekturami. Součástí práce je návrh P4 midend architektury, která je založena na kombinaci MLIR dialektů modelujících různé stupně abstrakce. Naše midend architektura umožňuje vytvořit optimální model pro implementaci různých IR transformací, k čemuž využíváme MLIR a jeho schopnost postupného překladu. Všestrannost naší architektury demonstrujeme implementací několika optimalizací, které využívají sémantiky zvolené P4 architektury. V neposlední řadě popisujeme překlad P4 AST do našich MLIR dialektů, a jejich následný export do LLVM IR.

P4 is a language for programming configurable network devices. In this thesis, we explore leveraging MLIR to create an extensible P4 compiler, capable of accommodating diverse P4 architectures and hardware backends. We design an extensible P4 midend architecture, powered by MLIR dialects operating at multiple levels of abstraction. We utilize MLIR's progressive IR lowering to provide an optimal IR model for various P4 compiler passes. To demonstrate the flexibility and reasoning power of the proposed P4 midend, we implement multiple P4 architecture-specific optimizations. Finally, to provide context of a full compilation pipeline we describe the conversion of P4 AST to our dialects and their export into LLVM IR.