使用这款基于 Rust 的框架实现网络功能开发的现代化

Capsule 是一个用于数据包处理和编写网络功能的框架，旨在降低网络功能开发的入门门槛。

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Opensource.com

过去十年，网络世界经历了巨大的转变，尤其是在从专用硬件向软件定义的网络功能 (NFV) 用于数据平面¹ 和数据包处理的持续转变中。虽然向软件的过渡塑造了 SDN（软件定义网络）和可编程网络的兴起，但在使这些功能灵活、高效、易于使用和快速（即几乎没有性能开销）方面出现了新的挑战。我们在 Comcast 的团队希望利用网络最擅长的方面，尤其是在其传输容量和路由机制方面，同时还能够通过现代软件视角开发网络程序——强调测试、快速迭代和部署。因此，考虑到这些目标，我们开发了 Capsule，这是一个用于网络功能开发的新框架，用 Rust 编写，灵感来自伯克利的 NetBricks 研究，并构建在英特尔的数据平面开发套件 (DPDK) 之上。

如今，许多网络仍然使用可能缺乏逻辑错误保护的低级语言进行编程。研究甚至表明，逻辑错误是数据包处理程序中最常见的错误，包括未能检查预期的分支条件、忘记条件检查或验证以及校验和错误。虽然已经涌入了更高级语言框架和编程模型进入该领域，特别是来自研究和学术界，但许多框架对于应用程序开发人员来说难以入门、扩展以用于自己的目的、单元测试和/或在生产环境中运行。

借助 Capsule，我们着手提供一个符合人体工程学的网络功能开发框架，该框架传统上对开发人员具有很高的入门门槛。我们创建了一个工具来构建和运行网络功能，有效地操作网络数据包，同时保证类型安全、内存安全和线程安全。Capsule 构建在 DPDK 和 Rust 之上，提供

使用最少 CPU 周期的高速数据包处理器。
丰富的包类型系统，保证内存安全和线程安全。
强调简单性的声明式编程模型。
易于开发和维护的可扩展且可测试的框架。

入门

开始开发 Capsule 应用程序的最简单方法是使用 Capsule 的 Vagrant 虚拟机 (VM) 和 Docker 沙箱。该沙箱预配置了 Capsule 开发所需的所有工具和库，包括

首先，在您的系统上安装 Vagrant 和 VirtualBox。此外，使用以下命令安装所需的 Vagrant 插件

host$ vagrant plugin install vagrant-reload vagrant-disksize vagrant-vbguest

接下来，克隆 Capsule 的沙箱存储库，然后启动并 ssh 进入 Vagrant VM

host$ git clone https://github.com/capsule-rs/sandbox.git
host$ cd sandbox
host$ vagrant up
host$ vagrant ssh

进入安装了 Docker 的 Debian VM 后，使用以下命令运行沙箱

vagrant$ docker run -it --rm \
    --privileged \
    --network=host \
    --name sandbox \
    --cap-add=SYS_PTRACE \
    --security-opt seccomp=unconfined \
    -v /lib/modules:/lib/modules \
    -v /dev/hugepages:/dev/hugepages \
    getcapsule/sandbox:19.11.1-1.43 /bin/bash

记住还要将项目的工作目录挂载为沙箱的卷。然后您可以像往常一样在容器内使用 Rust Cargo 命令。

最后，将 Capsule 添加为 Cargo.toml 的依赖项，然后开始编写您的应用程序

[dependencies]
capsule = "0.1"

如果您想在不使用 Vagrant 中的 Docker 的情况下开发 Capsule，请查看 Capsule 沙箱 repo，了解有关运行我们的 Vagrant VM 环境的说明，以及不依赖 Vagrant 或 Docker 的其他选项。Capsule Rust crate 在 crates.io 上可用。

参与进来

Capsule 项目正在寻找贡献者来帮助进一步开发和增强框架，包括新协议、功能和优化。如果您有兴趣参与，请参阅贡献指南以参与其中。我们也希望看到使用该框架探索了哪些用例和应用程序。要查看 Capsule 程序的示例，请查看我们的示例，包括 ping 实用程序，以及执行网络地址转换和转发、TCP SYN 洪泛生成（带有暴露的指标）以及我们通用的声明式方法来处理数据包的网络功能。

项目以及参与其中的每个人都同意并受 Capsule 行为准则的约束。

当前具有合并拉取请求角色的维护者是