DPDK l2fwd
前置定义
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/queue.h>
#include <setjmp.h>
#include <stdarg.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <getopt.h>
#include <signal.h>
#include <stdbool.h>
#include <rte_common.h>
#include <rte_log.h>
#include <rte_malloc.h>
#include <rte_memory.h>
#include <rte_memcpy.h>
#include <rte_eal.h>
#include <rte_launch.h>
#include <rte_cycles.h>
#include <rte_prefetch.h>
#include <rte_lcore.h>
#include <rte_per_lcore.h>
#include <rte_branch_prediction.h>
#include <rte_interrupts.h>
#include <rte_random.h>
#include <rte_debug.h>
#include <rte_ether.h>
#include <rte_ethdev.h>
#include <rte_mempool.h>
#include <rte_mbuf.h>
#include <rte_string_fns.h>
/* Flag变量 值为True表示程序需终止 */
static volatile bool force_quit;
/* 设置是否启用转发时的MAC地址更新功能 */
static int mac_updating = 1;
/* 每调用一次函数 从底层获取包的最大数量 */
#define MAX_PKT_BURST 32
/* TX drain every 100us */
#define BURST_TX_DRAIN_US 100
/* Local Cache的大小 */
#define MEMPOOL_CACHE_SIZE 256
/* 接收队列与发送队列Ring的大小 */
#define RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT 1024
#define RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT 1024
static uint16_t nb_rxd = RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT;
static uint16_t nb_txd = RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT;
/* 用于存放端口MAC地址的数组 下标为端口号 值为其MAC地址 */
static struct rte_ether_addr l2fwd_ports_eth_addr[RTE_MAX_ETHPORTS];
/* 用于标识启用端口的掩码 其取决于解析出的参数值 */
static uint32_t l2fwd_enabled_port_mask = 0;
/* 各端口的目的端口列表 */
static uint32_t l2fwd_dst_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
/* 类似于类 结构体 port_pair_params 中存放的端口数组 */
/* 端口数组[0]为端口A 端口数组[1]为端口B */
/* 表示端口A将数据转发给端口B 端口B将数据转发给端口A */
struct port_pair_params{
#define NUM_PORTS 2
uint16_t port[NUM_PORTS];
} __rte_cache_aligned;
/* 将结构体 port_pair_params 以数组形式存放；port_pair_params为指向数组的指针 */
static struct port_pair_params port_pair_params_array[RTE_MAX_ETHPORTS / 2];
static struct port_pair_params *port_pair_params;
/* nb_port_pair_params 变量表示记录的端口对的数量 */
static uint16_t nb_port_pair_params;
/* 分配给每个逻辑核的收发队列数量 其取决于解析出的参数值 */
static uint l2fwd_rx_queue_per_lcore = 1;
// static uint l2fwd_tx_queue_per_lcore = 1;
/* 每个逻辑核拥有的最大接收队列数量限制 */
#define MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE 16
/* 每个逻辑核拥有的最大发送队列数量限制 */
#define MAX_TX_QUEUE_PER_LCORE 16
/* 逻辑核与端口的绑定关系 */
struct lcore_queue_conf {
/* 绑定端口数量 */
uint n_rx_ports; /* number */
/* 绑定的端口数组 数组中元素的值为端口的端口号 */
uint rx_port_list[MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE];
} __rte_cache_aligned;
/* 将结构体 lcore_queue_conf 以数组的形式组织 存储各逻辑核与端口的绑定关系 */
struct lcore_queue_conf lcore_queue_conf[RTE_MAX_ETHPORTS];
/* 下标为端口号 值为该端口对应的发送队列缓存 */
static struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
static struct rte_eth_conf port_conf = {
.rxmode = {
.split_hdr_size = 0,
},
.txmode = {
.mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE,
},
};
/* 初始化内存池 */
struct rte_mempool *l2fwd_pktmbuf_pool = NULL;
/* 端口的统计数据 包括接收、发送、丢包 */
struct l2fwd_port_statistics {
uint64_t tx; /* 发包 */
uint64_t rx; /* 收包 */
uint64_t dropped; /* 丢包 */
} __rte_cache_aligned;
/* 将结构体以数组形式组织 端口统计数据 */
struct l2fwd_port_statistics port_statistics[RTE_MAX_ETHPORTS];
/* 打印输出统计数据的时间间隔最大值为1天 */
#define MAX_TIMER_PERIOD 86400
/* 打印输出统计数据的时间间隔 默认为10s */
static uint64_t timer_period = 10;
1.调用rte_eal_init(argc, argv) 函数解析eal参数 并完成eal环境的初始化#
返回值为成功解析的参数个数 失败返回-1 (检查返回值)
2.argv指针后移 跳过eal参数部分 调用l2fwd_parse_args(argc, argv)解析程序自身参数#
返回值表示成功解析的参数个数 失败返回-1 (检查返回值)
在此之前注册SIGINT和SIGTERM信号 信号触发调用信号处理函数
3.检查端口数量 建立端口之间的转发关系#
调用 rte_eth_dev_count_avail() 函数获取可用端口数量
如果存在端口映射关系配置 检查配置是否合法
检查掩码是否合法
配置目的端口数组 l2fwd_dst_ports
检查是否有孤立的端口 若有 将其目的端口设为自身端口
4.为每个端口配置逻辑核#
循环遍历每一个逻辑核 从中找到一个已启用并且端口未配置满的逻辑核分配给该端口
qconf指针指向当前逻辑核与端口的绑定关系
将该端口写入绑定关系结构体数组中 绑定端口数量 +1
5.创建内存池#
调用函数 rte_pktmbuf_pool_create(“mbuf_pool”, nb_mbufs,
MEMPOOL_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id());
6.初始化各个端口#
使用 RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) 宏， 遍历各个端口
为端口配置队列数量 使用函数 rte_eth_dev_configure()
检查 Rx 和 Tx 描述符数量是否满足网卡的描述符限制 不满足将其调整为边界值
获取该端口的 MAC地址 并写入 l2fwd_ports_eth_addr 数组中
初始化接收队列
fflush(stdout);
rxq_conf = dev_info.default_rxconf;
rxq_conf.offloads = local_port_conf.rxmode.offloads;
rte_eth_rx_queue_setup(portid, 0, nb_rxd, rte_eth_dev_socket_id(portid), &rxq_conf, l2fwd_pktmbuf_pool);
为每一个端口初始化发送队列
fflush(stdout);
txq_conf = dev_info.default_txconf;
tx_conf.offloads = local_port_conf.txmode.offloads;
rte_eth_tx_queue_setup(portid, 0, bn_txd, rte_eth_dev_socket_id(portid), &rxq_conf);
初始化端口的发送缓存
// 创建缓冲区
tx_buffer[portid] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer". RTE_ETH_RX_BUFFER_SIZE(MAX_PKT_BURST), 0, rte_eth_dev_socket_id(portid));
// 初始化刚刚创建的发送缓冲
rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[portid], MAX_PKT_BURST);
为不能成功发送的数据包设置回调函数
rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[portid], rte_eth_tx_buffer_count_callback, &port_statistics[portid].dropped);
rte_eth_dev_set_ptypes(portid, RTE_PTYPE_UNKNOWN, NULL, 0);
启用并运行端口
rte_eth_dev_start(portid);
如果允许打开混杂模式 就打开混杂模式
if (promiscuouts_on) ret = rte_eth_promiscuous_enable(portid);
if (ret) rte_exit(EXIT_FAILURE, "error");
初始化端口统计数据
memset(&port_statistics, 0, sizeof(port_statistics));
若无可用端口 报错退出
if (!n0b_ports_available) rte_exit(EXIT_FAILURE, "error");
检查各端口的连接状态
check_all_ports_link_status(l2fwd_enabled_port_mask);
7.启动任务#
在所有核心上启动任务
// 在每个逻辑核上执行l2fwd_launch_one_lcore
rte_eal_mp_remote_launch(l2fwd_launch_one_lcore, NULL, CALL_MAIN);
RTE_LCORE_FOREACH_WORKER(lcore_id) {
if (rte_eal_wait_lcore(lcore_id) < 0) {
ret = -1;
break;
}
}
8.退出#
遍历停用并关闭各端口
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
continue;
}
rte_eth_dev_stop(portid);
rte_eth_dev_close(portid);
}
// 释放rte_eal_init()创建的资源
rte_eal_cleanup();
/**
* @brief SIGINT和SIGTERM信号注册的处理函数
* @param signum 信号
*/
static int signal_handler(int signum) {
/* 若信号为SIGINT和SIGTERM */
if (signum == SIGINT || signum == SIGTERM) {
printf("\n\nSignal %d received, preparing to exit...\n", signum);
force_quit = true;
}
}
/**
* @brief 检查输入的端口是否合法
*
*/
static int check_port_pair_config() {
uint32_t port_pair_config_mask = 0;
uint32_t port_pair_mask = 0;
uint16_t index, i, portid;
/* 遍历解析出各端口对 */
for (index = 0; index < nb_port_pair_params; index++) {
port_pair_mask = 0;
/* NUM_PORTS 的值为2 即遍历端口对中的两个端口 */
for (i = 0; i < NUM_PORTS; i++) {
portid = port_pair_params[index].port[i];
/* 检查该端口未被掩码屏蔽 */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid) == 0)) {
printf("portid %u is not enabled in port mask\n", portid);
return -1;
}
/* 检查该端口处于活动状态 */
if (!rte_eth_dev_is_valid_port(portid)) {
printf("port %u is not present on the board\n");
return -1;
}
/* 需要确保端口未被复用 */
/* 即可能出现 端口1-->端口2、端口1-->端口3 两条记录同时出现的情况 */
/* 将掩码中portid对应位置1 表示该端口已被使用 */
port_pair_mask |= 1 << portid;
}
/* 若与运算的结果为1 则表明该位此前即为1 端口已被使用 报错退出 */
if (port_pair_config_mask & port_pair_mask) {
printf("port %u is used in other port pairs\n", portid);
return -1;
}
port_pair_config_mask |= port_pair_mask;
}
/**
* 使用与运算 将未参与映射关系的端口禁用
* 即在掩码中将对应位 置0
*/
l2fwd_enabled_port_mask &= port_pair_config_mask;
return 0;
}
/**
* @brief 检查各端口的链路状态
* @param portmask 端口掩码
*/
static void check_all_ports_link_status(uint32_t port_mask) {
/* 检测间隔为100毫秒 */
#define CHECK_INTERVAL 100
/* 最大检查时长为9秒 即90*100ms=9s */
#define MAX_CHECK_TIME 90
uint16_t portid;
uint8_t count, all_ports_up, print_flag = 0;
struct rte_eth_link link;
int ret;
char link_status_text[RTE_ETH_LINK_MAX_STR_LEN];
printf("\nChecking link status");
fflush(stdout);
for (count = 0; count <= MAX_CHECK_TIME; count++) {
/* 若突发退出事件 事件处理函数 force_quit为True 退出函数 */
if (force_quit) return;
all_ports_up = 1;
/* 遍历各端口 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
/* 若突发退出事件 事件处理函数 force_quit为True */
if (force_quit) {
return;
}
/* 跳过被掩码屏蔽的端口 */
if ((port_mask & (1 << portid)) == 0) {
continue;
}
/* 初始化rte_eth_link结构体 该struct可存储链路的状态 */
memset(&link, 0, sizeof(link));
/* 获取指定端口的链路状态为up/down */
ret = rte_eth_link_get_nowait(portid, &link);
/* 链路状态获取失败 */
if (ret < 0) {
all_ports_up = 0;
if (print_flag == 1) {
printf("Port %u link get failed: %s\n", portid, &link);
}
continue;
}
/* 打印链路信息 */
if (print_flag == 1) {
rte_eth_link_to_str(link_status_text, sizeof(link_status_text), &link);
printf("Port %d %s\n", portid, link_status_text);
continue;
}
/* 若存在链路为DOWN 则将all_ports_up 置为0 表明存在链路非up */
if (link.link_status == ETH_LINK_DOWN) {
all_ports_up = 0;
break;
}
}
/* 打印日志完成后 跳出循环 结束检查任务 */
if (print_flag == 1) break;
/* 若存在链路非up 则等待check_interval事件后重试 */
if (all_ports_up == 0) {
printf(".");
fflush(stdout);
rte_delay_ms(CHECK_INTERVAL);
}
/* 若在超越总限制时长后 或 全部链路均up时 */
if (all_ports_up == 1 || count == (MAX_CHECK_TIME - 1)) {
/* 将print_flag置为1 以最后一次检查并打印日志 */
print_flag = 1;
printf("done\n");
}
}
}
/**
* @brief 打印统计信息
*
*/
// 打印输出统计信息
static void print_stats(void) {
/**
* @param total_packets_dropped 总丢包数量
* @param total_packets_tx 总发包数量
* @param total_packets_rx 总收包数量
*/
uint64_t total_packets_dropped, total_packets_tx, total_packets_rx;
unsigned portid;
total_packets_dropped = 0;
total_packets_tx = 0;
total_packets_rx = 0;
const char clr[] = { 27, '[', '2', 'J', '\0' };
const char topLeft[] = { 27, '[', '1', ';', '1', 'H','\0' };
/* Clear screen and move to top left */
printf("%s%s", clr, topLeft);
printf("\nPort statistics ====================================");
for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++) {
/* skip disabled ports */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
continue;
printf("\nStatistics for port %u ------------------------------"
"\nPackets sent: %24"PRIu64
"\nPackets received: %20"PRIu64
"\nPackets dropped: %21"PRIu64,
portid,
port_statistics[portid].tx,
port_statistics[portid].rx,
port_statistics[portid].dropped);
total_packets_dropped += port_statistics[portid].dropped;
total_packets_tx += port_statistics[portid].tx;
total_packets_rx += port_statistics[portid].rx;
}
printf("\nAggregate statistics ==============================="
"\nTotal packets sent: %18"PRIu64
"\nTotal packets received: %14"PRIu64
"\nTotal packets dropped: %15"PRIu64,
total_packets_tx,
total_packets_rx,
total_packets_dropped);
printf("\n====================================================\n");
fflush(stdout);
}
/**
* @brief MAC地址更新功能
* @param mbuf
* @param dest_portid 目的端口号
*
*/
static void l2fwd_mac_updating(struct rte_mbuf *mbuf, uint dest_portid) {
struct rte_ether_hdr *eth;
void *tmp;
/* 返回mbuf中 data 的起始地址 起始部分即为MAC头地址 */
eth = rte_pktmbuf_mtod(mbuf, struct rte_ether_hdr *);
/* 获取目的MAC地址 */
tmp = ð->dst_addr.addr_bytes[0];
/* 将目的MAC地址更改为形如 02:00:00:00:00:xx 的个数 */
*((uint64_t *)tmp) = 0x000000000002 + ((uint64_t)dest_portid << 40);
/* 将源MAC地址改为发送端口的MAC地址 */
rte_ether_addr_copy(&l2fwd_ports_eth_addr[dest_portid], ð->src_addr);
}
/**
* @brief 转发函数
* @param mbuf
* @param portid 端口号
*
*/
static void l2fwd_simple_forward(struct rte_mbuf *mbuf, int port_id) {
uint dst_port;/* destination port 目的端口 */
int sent;
struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer; /* tx_buffer */
/* 在端口转发映射表中 查询对应的目的转发端口 */
dst_port = l2fwd_dst_ports[port_id];
/* 若开启了MAC地址更新功能 则调用l2fwd_mac_updating函数执行MAC地址更新 */
if (mac_updating) {
l2fwd_mac_updating(mbuf, dst_port);
}
/* 获取目的端口对应的发送buffer */
buffer = tx_buffer[dst_port];
/* 将收到的包缓存在tx_buffer里 用于未来的发送 */
/**
* @param *buffer 对方用于接收数据的缓冲区
* @param *tx_pkt 数据缓冲区
*/
sent = rte_eth_tx_buffer(dst_port, 0, buffer, mbuf);
/* 更新计数器 */
if (sent) {
port_statistics[dst_port].tx += sent;
}
}
/**
* @brief 具体任务核心函数
*
*/
static void l2fwd_main_loop() {
/* 创建报文缓冲区 将每次接收到的数据包存于此处 也是将要被发送除去的数据包 */
struct rte_mbuf *pkts_burst[MAX_PKT_BURST];
struct rte_mbuf *m;
int sent;
/* 逻辑核 id */
uint lcore_id;
/* 一堆时间戳 */
uint64_t prev_tsc, diff_tsc, cur_tsc, timer_tsc;
uint i, j, portid, nb_rx;
struct lcore_queue_conf *qconf;
const uint64_t drain_tsc = (rte_get_tsc_hz() + US_PER_S - 1) / US_PER_S * BURST_TX_DRAIN_US;
struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer;
prev_tsc = 0;
timer_tsc = 0;
/* 获取当前逻辑核的 lcore_id */
lcore_id = rte_lcore_id();
/* 获取初始化时配置的逻辑核与端口的对应关系表 */
qconf = &lcore_queue_conf[lcore_id];
/* 若当前逻辑核无对应的端口 即无任务 则退出 */
if (qconf->n_rx_ports == 0) {
RTE_LOG(INFO, EAL, "lcore %u has nothing to do\n", lcore_id);
return;
}
RTE_LOG(INFO, EAL, "entering main loop on lcore %u\n", lcore_id);
for (i = 0; i < qconf->n_rx_ports; i++) {
/* 输出显示当前逻辑核所接管的端口 */
portid = qconf->rx_port_list[i];
RTE_LOG(INFO, EAL, " -- lcoreid = %u portid = %u\n", lcore_id, portid);
}
/* 当发生强制退出事件时 事件处理函数会将 force_quit 置为 True */
/* 使得在本轮任务完成后 退出 while 循环 结束任务 */
while (!force_quit) {
/* 获取从开机起到当前的时间戳 */
cur_tsc = rte_rdtsc();
/* 计算上次发包时间和当前时间差 */
diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
/* 若超时 则开始执行报文的发送逻辑 */
if (unlikely(diff_tsc > drain_tsc)) {
/* 遍历该核所接管的所有端口 */
for (i = 0; i < qconf->n_rx_ports; i++) {
/* 获取当前端口的目的端口 */
portid = l2fwd_dst_ports[qconf->rx_port_list[i]];
/* 索引到该端口的发送队列 */
buffer = tx_buffer[portid];
/* 调用函数将数据发送出去 */
sent = rte_eth_tx_buffer_flush(portid, 0, buffer);
/* 若发送成功 更新计数器 */
if (sent) {
port_statistics[portid].tx += sent;
}
}
/* 若 timer_period 有效 即开启了打印统计信息的功能 */
if (timer_period > 0) {
/* 统计上次打印统计时间到现在的累计时间 */
timer_tsc += diff_tsc;
/* 若累积时间超过了设定的阈值 则打印统计信息 */
if (unlikely(timer_tsc >= timer_period)) {
/**
* 打印统计信息仅在主逻辑核上进行
* 因此若 lcore_id 等于主逻辑核的编号 调用 print_stats 函数进行打印
*/
if (lcore_id == rte_get_main_lcore()) {
print_stats();
/* 将计时器重置为 0 */
timer_tsc = 0;
}
}
}
prev_tsc = cur_tsc;
}
/* 遍历当前逻辑核所接管的各端口 接收数据包 */
for (i = 0; i < qconf->n_rx_ports; i++) {
portid = qconf->rx_port_list[i];
/* 一次最多接收 MAX_PKT_BURST 个数据包 放入pkts_burst 中 */
nb_rx = rte_eth_rx_burst(portid, 0, pkts_burst, MAX_PKT_BURST);
/* 刷新统计数据 */
port_statistics[portid].rx += nb_rx;
for (j = 0; j < nb_rx; j++) {
/* 对于接收队列中的各数据 */
m = pkts_burst[j];
/**
* @brief
* Prefetch 预取一个 Cache Line 参数是要取的地址 其类型是 void *
* 该指令主要的作用是人为判断下面将要处理的内存 指示 CPU 加载到缓存中 提升性能
* rte_pktmbuf_mtod 返回 mbuf 中 data 的起始地址
*/
rte_prefetch0(rte_pktmbuf_mtod(m, void *));
/* 调用函数执行转发 */
l2fwd_simple_forward(m, portid);
}
}
}
}
/**
* @brief 该函数为分配至所有逻辑核执行函数
*
*/
static int l2fwd_launch_one_lcore(__rte_unused void *dummy) {
/* 再次调用 l2fwd_main_loop 函数 */
l2fwd_main_loop();
return 0;
}
/* */
/* 解析输入参数 */
/* 定义短选项 其数据类型为字符串 */
static const char short_options[] =
"p:" /* portmask */
"q:" /* number of queues */
"T:" /* timer period */
;
/* 定义长选项的名称name */
#define CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING "no-mac-updating"
#define CMD_LINE_OPT_PORTMAP_CONFIG "portmap"
/* 定义长选型的返回值val */
enum {
CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING_NUM = 256,
CMD_LINE_OPT_PORTMAP_NUM,
};
/**
* 定义长选项
* **************************************************************
* struct option{
* const char *name;
* int has_arg;
* int *flag;
* int val;
* };
* **************************************************************
* 属性name表示选项的名字
* 属性has_arg表示选项后面是否携带参数
* [*] no_argument或是0时 表示参数后面不跟参数值
* [*] required_argument或是1时 参数输入格式为 "--参数 值" 或 "--参数=值"
* [*] optional_argument或是2时 参数输入格式只能是 "--参数=值"
* 属性flag如果为Null 当选中某个长选项时 getopt_long函数将返回val值
* [*] 例如{"help", no_argmuent, NULL, "h"} 将返回 h
* 属性flag如果不为Null 当选中某个长选项时 getopt_long函数将返回0 并将flag指针指向val值
* [*] 例如{"http-proxy", required_argument, &lopt, 1} 将返回0 并且lopt的值为 1
* 属性val表示指定函数找到选项时的返回值 或 当flag非空时指定flag指向的数据的值val
* [注意] 长选项的最后一个元素必须是全0填充 否则会报错
*/
static const struct option lgopts[] = {
{CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING, no_argument, 0, CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING_NUM},
{CMD_LINE_OPT_PORTMAP_CONFIG, 1, 0, CMD_LINE_OPT_PORTMAP_NUM},
{NULL, 0, 0, 0}
};
/**
* @brief 参数p为portmask 依据这个十六进制掩码选择使用的端口
*
* @param portmask
* @return uint32_t
*/
static uint32_t l2fwd_parse_portmask(const char *portmask) {
char *end = NULL;
ulong pm;
// *******************************************************************
// char str[30] = "2030300 This is test";
// char *ptr;
// long ret;
// ret = strtoul(str, &ptr, 10);
// printf("数字是 %lu\n", ret);
// printf("字符串部分是 %s", ptr);
// *******************************************************************
// 调用函数strtoul将值为16进制的portmask字符串转换为无符号长整数pm
pm = strtoul(portmask, &end, 16);
/* 检查保证传入字符串的值为纯数字 即传入字符串非空 & 无尾部字符串部分 */
if ((portmask[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0')) {
return 0;
}
return pm;
}
/**
* @brief 当参数解析错误时 调用该函数打印程序参数与选项的说明
*
* @param optarg
*/
static void l2fwd_usage(const char *prgname) {
printf("%s [EAL options] -- -p PORTMASK [-q NQ]\n"
" -p PORTMASK: hexadecimal bitmask of ports to configure\n"
" -q NQ: number of queue (=ports) per lcore (default is 1)\n"
" -T PERIOD: statistics will be refreshed each PERIOD seconds (0 to disable, 10 default, 86400 maximum)\n"
" --no-mac-updating: Disable MAC addresses updating (enabled by default)\n"
" When enabled:\n"
" - The source MAC address is replaced by the TX port MAC address\n"
" - The destination MAC address is replaced by 02:00:00:00:00:TX_PORT_ID\n"
" --portmap: Configure forwarding port pair mapping\n"
" Default: alternate port pairs\n\n",
prgname);
}
/**
* @brief 参数q为nqueue 表示分配给每个逻辑核的收发队列数量
*
* @param q_arg
* @return uint
*/
static uint l2fwd_parse_nqueue(const char *q_arg) {
char *end = NULL;
ulong n;
/* 与l2fwd_parse_portmask函数同理 转换为无符号长整数n */
n = strtoul(q_arg, &end, 10);
/* 检查保证解析结果的正确性 */
if ((q_arg[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0')) {
return 0;
}
/* 收发队列数不能为0 */
if (n == 0) {
return 0;
}
/* 收发队列数不能超过设定的限制 */
if (n > MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE) {
return 0;
}
return n;
}
static int l2fwd_parse_timer_period(const char *q_arg) {
char *end = NULL;
int n;
n = strtoul(q_arg, &end, 10);
if ((q_arg[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0')) return -1;
if (n > MAX_TIMER_PERIOD) return -1;
return n;
}
/**
* @brief 长选项CMD_LINE_OPT_PORTMAP_NUM的解析调用
*
* @param q_arg
* @return int
*/
static int l2fwd_parse_port_pair_config(const char *q_arg) {
enum fieldnames {
FLD_PORT1 = 0,
FLD_PORT2,
_NUM_FLD
};
ulong int_fld[_NUM_FLD];
const char *p, *p0 = q_arg;
char *str_fld[_NUM_FLD];
uint size;
char s[256];
char *end;
int i;
/* 计数器表示已解析记录的端口对数量 */
nb_port_pair_params = 0;
/* 使用while循环进行解析 知道无法找到下一个 '(' */
while ((p = strchr(p0, '(')) != NULL) {
++p;
/* 找到与当前 '('匹配的 ')' 左右括号之间的字符串表示的即是一对端口 */
p0 = strchr(p, ')');
if (p0 == NULL) {
return -1;
}
/* 获取左右括号之间字符串的大小 并检查是否超过容器s的大小 */
size = p0 - p;
if (size >= sizeof(s)) {
return -1;
}
/* 将左右括号之间的字符串copy至容器s */
memcpy(s, p, size);
/* 在s的末尾处增加'\0' 以符合字符串格式 */
s[size] = '\0';
/* 将字符串使用 ',' 进行划分 理论上应该划分出2部分 */
/* 划分出的字符串存于数组str_fld中 */
if (rte_strsplit(s, sizeof(s), str_fld, _NUM_FLD, ',') != _NUM_FLD) return -1;
/* 遍历数组str_fld */
for (i = 0; i < _NUM_FLD; i++) {
errno = 0;
/* 将数组str_fld中的字符串转化为数值并存于数组int_fld中 */
int_fld[i] = strtoul(str_fld[i], &end, 0);
if (errno != 0 || end == str_fld[i] || int_fld[i] >= RTE_MAX_ETHPORTS) return -1;
}
/* 检查端口数量是否超过了设定的端口限制 */
if (nb_port_pair_params >= RTE_MAX_ETHPORTS / 2) {
printf("exceeded max number of port pair params : %hu\n", nb_port_pair_params);
return -1;
}
/* 将解析出的端口映射关系存于port_pair_params_array数组中 */
port_pair_params_array[nb_port_pair_params].port[0] = (uint16_t)int_fld[FLD_PORT1];
port_pair_params_array[nb_port_pair_params].port[1] = (uint16_t)int_fld[FLD_PORT2];
/* 记录的端口数量增加了 1 个 */
++nb_port_pair_params;
}
port_pair_params = port_pair_params_array;
return 0;
}
/**
* @brief 解析参数
*
* @param argc 要解析参数的个数
* @param argv 参数数组的数组指针
* @return int
*/
static int l2fwd_parse_args(int argc, char **argv) {
int opt, ret, timer_secs;
char **argvopt;
int option_index;
char *prgname = argv[0];
argvopt = argv[0];
port_pair_params = NULL;
/**
* 短选项是指由一个连字符和一个字母构成的选项 例如-a, -s
* 长选项是指由两个连字符和一些大小写字母组合的单词构成的选项 如--size, --help
* getopt函数用来解析命令行选项参数 但是只能解析短选项
* getopt_long函数在getopt的基础上 增加了解析长选项的功能
* 参数optstring为短选项的选项数组
* 参数longopts为长选项的选项数组
* 参数longindex指示长选项中的哪一个选项 即为longopts中的下标值
* 对于短选项 如果选项成功找到 返回选项字符
* 对于长选项 如果选项成功找到 如果flag为空就返回val 如果flag非空就返回 0
* 如果所有命令行选项都解析完毕 返回 -1
*/
while (~(opt = getopt_long(argc, argvopt, short_options, lgopts, &option_index))) {
/* 对于短选项 返回值为选项的字符 */
/* 对于长选项 由于设置中flag均为NULL 因此返回值为设置的val值 */
switch (opt) {
/* 参数p为portmask 依据该掩码选择使用的端口 */
case 'p':
/* 返回值为解析出的掩码 */
l2fwd_enabled_port_mask = l2fwd_parse_portmask(optarg);
if (l2fwd_enabled_port_mask == 0) {
/* 参数解析失败 调用函数打印参数选项的说明 并退出 */
printf("invalid portmask\n");
l2fwd_usage(prgname);
return -1;
}
break;
case 'q':
/* 返回值为解析出的队列数量 */
l2fwd_rx_queue_per_lcore = l2fwd_parse_nqueue(optarg);
if (l2fwd_rx_queue_per_lcore == 0) {
printf("invalid queue number\n");
l2fwd_usage(prgname);
return -1;
}
break;
/* 参数T为timer_period 表示打印输出统计数据的时间间隔 */
case 'T':
/* 返回值为解析出的时间间隔 */
timer_secs = l2fwd_parse_timer_period(optarg);
if (timer_secs < 0) {
printf("invalid timer period\n");
l2fwd_usage(prgname);
return -1;
}
break;
/* 长选项 CMD_LINE_OPT_PORTMAP_NUM */
case CMD_LINE_OPT_PORTMAP_NUM:
/* 调用函数配置端口间的映射关系 */
ret = l2fwd_parse_port_pair_config(optarg);
if (ret) {
fprintf(stderr, "Invalid config\n");
l2fwd_usage(prgname);
return -1;
}
break;
/* 长选项CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING_NUM */
case CMD_LINE_OPT_NO_MAC_UPDATING_NUM:
/* 关闭转发时的MAC地址更新功能 */
mac_updating = 0;
break;
/* 解析失败 */
default:
/* 调用函数打印参数选项的说明 并退出 */
l2fwd_usage(prgname);
return -1;
}
}
if (optind >= 0) {
argv[optind - 1] = prgname;
}
/* optind 变量表示再次调用getopt时的下一个argv的索引 */
/* 因此解析的参数数量为 optind - 1 */
ret = optind - 1;
/* 本轮调用getopt完成后 需将optind变量初始化为 1 */
optind = 1;
return ret;
}
/* 入口函数 进行环境的初始化和命令行参数的解析 */
int main(int argc, char **argv) {
struct lcore_queue_conf *qconf;
int ret;
/* 端口数量 */
uint16_t nb_ports;
/* 可用端口数量 */
uint16_t nb_ports_available;
uint16_t portid, last_port;
uint lcore_id, rx_lcore_id;
uint nb_ports_in_mask = 0;
/* 逻辑核数量 */
uint nb_lcores = 0;
/* 内存池数量 */
uint nb_mbufs;
/* TODO: part1 */
/* 调用 rte_eal_init 函数初始化EAL环境 */
/**
* @brief
* @return 返回值为解析的参数个数，返回-1表示环境初始化失败
*
*/
ret = rte_eal_init(argc, argv);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid EAL arguments\n");
}
/* 更新 argc 参数个数与 argv 参数指针 跳过EAL参数部分 */
argc -= ret;
argv += ret;
/* 初始化程序终止 Flag 为 false */
force_quit = false;
/**
* @brief
* 注册程序终止信号 即 Ctrl + C
* 此时通过按 Ctrl + C 将不再直接终止程序的运行
* 按键产生的 SIGINT 信号将触发调用注册的 signal_handler函数
* signal_handler 函数中核心操作为 将 force_quit 设置为 true
*
*/
signal(SIGINT, signal_handler);
/* 同理注册 SIGTERM 信号触发调用 signal_handler 函数 */
signal(SIGTERM, signal_handler);
/* 调用 l2fwd_parse_args 解析程序自身部分的参数 */
/**
* @brief
* @return 返回值为解析的参数个数 返回 -1 表示参数解析失败
*
*/
ret = l2fwd_parse_args(argc, argv);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid L2FWD arguments\n");
}
printf("MAC updating %s\n", mac_updating ? "enabled" : "disabled");
/* 将 timer_period 表示的秒数 乘以一秒钟的时钟周期数 */
timer_period *= rte_get_timer_hz();
/* TODO: part2 */
/* 检查端口数量 并建立端口之间的转发关系 */
/* 使用 rte_eth_dev_count_avail 函数获取可用的端口数量 nb_ports */
nb_ports = rte_eth_dev_count_avail();
/* 当无可用端口 报错并退出 */
if (nb_ports == 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports available\n");
}
/* 当存在端口映射关系的配置时 检查端口映射关系的配置是否合法 报错则退出 */
if (port_pair_params != NULL) {
if (check_port_pair_config() < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid port pair configuration\n");
}
}
/**
* @brief
* 检查掩码是否合法
* 位运算 将 1 左移 nb_ports 位 后减 1 取反 与掩码做与运算
* 设有 4 个端口 1 左移 4 位得到 10000(binary) 减 1 得到 1111 取反得到 0000
* 若掩码为 0100 与掩码与运算得到 0000 不触发 if 条件
* 若掩码为 10100 与运算得到 10000 触发 if 条件 即掩码不合法
*/
if (l2fwd_enabled_port_mask & ~((1 << nb_ports) - 1)) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid portmask; possible (0x%x)\n", (1 << nb_ports) - 1);
}
/* 初始化目的端口数组 各端口的目的转发端口初始化均为0 */
// for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++) {
// l2fwd_dst_ports[portid] = 0;
// }
memset(l2fwd_dst_ports, 0, sizeof(l2fwd_dst_ports));
/* last_port 用于便利及避免孤立端口的存在 同样初始化为 0 */
last_port = 0;
/* 配置 l2fwd_dst_ports 目的端口数组 */
if (port_pair_params != NULL) {
/* 若已经输入配置端口配对 */
uint16_t idx, p;
/* 将配置的端口写入 l2fwd_dst_ports 数组中 */
for (idx = 0; idx < (nb_port_pair_params << 1); idx++) {
p = idx & 1;
portid = port_pair_params[idx >> 1].port[p];
l2fwd_dst_ports[portid] = port_pair_params[idx >> 1].port[p ^ 1];
}
}
else {
/* 若未输入配置端口配对 */
/* 遍历各端口 由程序自动设置每个端口的目的端口 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
/* 跳过被掩码屏蔽的端口 */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
continue;
}
/* 将端口两两配对 */
/* 如 l2fwd_dst_ports[3] = 2 l2fwd_dst_ports[2] = 3 */
if (nb_ports_in_mask & 1) {
l2fwd_dst_ports[portid] = last_port;
l2fwd_dst_ports[last_port] = portid;
}
else {
last_port = portid;
}
nb_ports_in_mask++;
/* nb_ports_in_mask 相当于一个循环变量 */
}
/* 端口两两配对后多出来一个孤端口 那么出端口设置为本身 同进同出 */
/* 最后结束的时候如果还多出来一个端口... */
if (nb_ports_in_mask & 1) {
printf("Notice : odd number of ports in port mask\n");
l2fwd_dst_ports[last_port] = last_port;
}
}
/* TODO: part3 */
/* 为每个端口分配逻辑核 */
rx_lcore_id = 0;
qconf = NULL;
/* 遍历各端口 为每一个端口分配一个可用的逻辑核 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
/* 检查掩码 跳过未开启的端口 */
/* 此处为位运算 掩码中端口对应的位若为 0 表示端口未被使用 */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) continue;
/**
* @brief
* 从编号为 0 的核心开始尝试逻辑核是否可分配给该端口
* 条件A 编号为 rx_lcore_id 的逻辑核已使用
* 条件B 不超过当前逻辑核的最大队列数量
*/
/* TODO: the lcore must be enabled */
while (rte_lcore_is_enabled(rx_lcore_id) == 0 ||
lcore_queue_conf[rx_lcore_id].n_rx_ports ==
l2fwd_rx_queue_per_lcore) {
/* 尝试下一个逻辑核 */
rx_lcore_id++;
/* 若尝试完 全部的逻辑核 即无可用的逻辑核供分配 报错并退出 */
if (rx_lcore_id >= RTE_MAX_LCORE) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Not enough cores available\n");
}
}
/* */
if (qconf != &lcore_queue_conf[rx_lcore_id]) {
/* 临时指针 qconf 指向该逻辑核的 lcore_queue_conf */
qconf = &lcore_queue_conf[rx_lcore_id];
nb_lcores++;
}
/* 在 rx_port_list 数组中添加这个端口号 并将 n_rx_ports 数量加 1 */
qconf->rx_port_list[qconf->n_rx_ports] = portid;
qconf->n_rx_ports++;
printf("Lcore %u: RX port %u TX port %u\n", rx_lcore_id, portid, l2fwd_dst_ports[portid]);
}
/* TODO: part4 */
/* 创建内存池 初始化各端口 */
/* 计算 mbuf 的大小 最大为8192个 */
/* 每个端口 * (接收 Ring 大小 + 发送 Ring 大小 + 一次接收的数据包 + 逻辑核数量 * Local Cache) */
nb_mbufs = RTE_MAX(nb_ports * (nb_rxd + nb_txd + MAX_PKT_BURST +
nb_lcores * MEMPOOL_CACHE_SIZE), 8192U);
/**
* @brief
* 创建内存池
* 内存池名为mbuf_pool
* 内存池有 nb_mbufs 个 mbuf
* Local Cache 的大小为 MEMPOOL_CACHE_SIZE
* 私有数据空间大小为 0
* 每个 mbuf 的数据区大小为 RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE
* 在 rte_socket_id() 指示的 socket 上创建
*/
l2fwd_pktmbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("mbuf_pool", nb_mbufs,
MEMPOOL_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id());
if (l2fwd_pktmbuf_pool == NULL) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init mbuf pool\n");
}
/* 遍历各端口 以初始化各端口 即写入端口的相关配置信息 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
/* 配置以太网端口的接收队列 */
struct rte_eth_rxconf rxq_conf;
/* 配置以太网端口的发送队列 */
struct rte_eth_txconf txq_conf;
/* 配置以太网端口 */
struct rte_eth_conf local_port_conf = port_conf;
/* */
struct rte_eth_dev_info dev_info;
/* 跳过被掩码屏蔽的端口 */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
printf("Skipping disabled port %u\n", portid);
continue;
}
/* 可用端口计数器加 1 */
nb_ports_available++;
printf("Initializing port %u\n", portid);
/* 清除 stdout 缓冲区 即强制将未写入磁盘的内容立即写入 */
fflush(stdout);
/**
* @brief
* 判断传入的 portid 是否合法 非法则退出程序
* 传入端口 ID
* 函数 rte_eth_dev_info_get 使 dev_info 指针指向对应设备信息的结构体
*/
ret = rte_eth_dev_info_get(portid, &dev_info);
if (ret) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Error: during getting device (port %u) info: %s", portid, strerror(-ret));
}
/* 当设备信息表明支持 DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE 功能时 */
/* 将信息置入端口配置中 以启用新特性 */
if (dev_info.tx_offload_capa & DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE) {
local_port_conf.txmode.offloads |= DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE;
}
/**
* @brief
* 调用函数 rte_eth_dev_configure 配置端口
* @param port_id 为端口的编号
* @param nb_rx_q 为给该端口分配的收包队列数量 此处为 1 个
* @param nb_tx_q 为给该端口分配的发包队列数量 此处为 1 个
* @param dev_conf 为对该端口的配置
* @return 返回值为 0 表示设备已被成功配置
*
*/
/* Configure the number of queues for a port. */
ret = rte_eth_dev_configure(portid, 1, 1, &local_port_conf);
if (ret != 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot adjust number of descriptors: err = %d, port = %u\n", ret, portid);
}
/* 检查 Rx 和 Tx 描述符数量是否满足网卡的描述符限制 不满足将其调整为边界值 */
ret = rte_eth_dev_adjust_nb_rx_tx_desc(portid, &nb_rxd, &nb_txd);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "error");
}
/* 获取该端口的 MAC地址 并将 MAC地址填写入 l2fwd_ports_eth_addr 数组中 */
ret = rte_eth_macaddr_get(portid, &l2fwd_ports_eth_addr[portid]);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get MAC address");
}
/* 初始化接收队列 */
fflush(stdout);
/* 为接收队列填入默认的配置信息 */
rxq_conf = dev_info.default_rxconf;
rxq_conf.offloads = local_port_conf.rxmode.offloads;
/* 参数 nb_rxd 指接收队列的大小 即最大能存储 mbuf 的数量 */
ret = rte_eth_rx_queue_setup(portid, 0, nb_rxd, rte_eth_dev_socket_id(portid), &rxq_conf, l2fwd_pktmbuf_pool);
if (ret != 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_rx_queue_setup:err = %d, port = %u\n", ret, portid);
}
/* 在每个端口上初始化发送队列 */
fflush(stdout);
txq_conf = dev_info.default_txconf;
txq_conf.offloads = local_port_conf.txmode.offloads;
ret = rte_eth_tx_queue_setup(portid, 0, nb_txd, rte_eth_dev_socket_id(portid), &txq_conf);
if (ret) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_tx_queue_setup:err = %d, port = %u\n", ret, portid);
}
/* 初始化端口 portid 的发送缓存 */
/* 函数 rte_zmalloc_socket 用于指定从哪个 socket 上分配内存空间 */
tx_buffer[portid] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer", RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(MAX_PKT_BURST),
0, rte_eth_dev_socket_id(portid));
if (tx_buffer[portid] == NULL) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot allocate buffer for tx on port %u", portid);
}
/* 初始化创建的发送缓存区 参数分别为缓存区指针与大小 */
rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[portid], MAX_PKT_BURST);
/**
* @brief
* 对于无法发送的数据包 默认动作是丢包 并调用回调函数
* rte_eth_tx_buffer_count_callback 为回调函数的指针
* &port_statistics[portid].dropped 为回调函数的参数
* 因此 此次丢包后更新计数器 将丢包计数 +1
*/
ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[portid], rte_eth_tx_buffer_count_callback,
&port_statistics[portid].dropped);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot set error callback for tx buffer on port %u", portid);
}
ret = rte_eth_dev_set_ptypes(portid, RTE_PTYPE_UNKNOWN, NULL, 0);
if (ret < 0) {
printf("Port %u, Failed to disabled Ptype parsing\n", portid);
}
/* 配置完成后 启动运行该端口 */
ret = rte_eth_dev_start(portid);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_dev_start:err = %d, port = %u\n", ret, portid);
}
printf("done: \n");
/* 打开端口的混杂模式 允许所有报文进入 */
ret = rte_eth_promiscuous_enable(portid);
if (ret < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_promiscuous_enable:err = %s, port = %u\n", rte_strerror(-ret), portid);
}
printf("Port %u, MAC address: " RTE_ETHER_ADDR_PRT_FMT "\n\n", portid, RTE_ETHER_ADDR_BYTES(&l2fwd_ports_eth_addr[portid]));
/* 初始化端口的统计数据 */
memset(&port_statistics, 0, sizeof(port_statistics));
// memset(port_statistics, 0, sizeof(port_statistics));
/* 此时可用端口数应非 0 */
if (!nb_ports_available) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "All available ports are disabled. Please set portmask.\n");
}
/* 检查每个端口的连接状态 */
check_all_ports_link_status(l2fwd_enabled_port_mask);
}
/* TODO: part5 */
/* 任务分发 启动任务 */
/* 分配所有的逻辑核执行函数 l2fwd_launch_one_lcore() */
/* CALL_MAIN 表示在 Mater Core 上也执行任务 */
ret = 0;
rte_eal_mp_remote_launch(l2fwd_launch_one_lcore, NULL, CALL_MAIN);
RTE_LCORE_FOREACH_WORKER(lcore_id) {
/**
* @brief
* rte_eal_wait_lcore() 函数只能在主核心上运行 用于等待 lcore_id 核完成任务
* 函数内含有 while 循环 用于一直等待其他核心完成任务
* 主核心进入该函数 表明主核心上的业务逻辑已经完成 也说明其他进程即将结束
* 因此在业务完成之前 不会运行 while 循环 也不会存在长期空跑 CPU 的情况
*/
if (rte_eal_wait_lcore(lcore_id) < 0) {
ret = -1;
break;
}
}
/* 当运行到此处表明程序进入退出状态 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
/* 跳过被掩码屏蔽的端口 */
if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
continue;
}
printf("Closing port %d...\n", portid);
/* 遍历停用各端口 */
ret = rte_eth_dev_stop(portid);
if (ret < 0) {
printf("rte_eth_dev_stop: err = %d, port = %u\n", ret, portid);
}
/* 遍历关闭各端口 */
rte_eth_dev_close(portid);
printf("done\n");
}
/* 调用 rte_eal_cleanup 函数释放 rte_eal_init 函数创建的资源 */
rte_eal_cleanup();
printf("Bye...\n");
return 0;
}
参考
计算机网络之DPDK（五）l2fwd程序
L2 Forwarding Sample Application (in Real and Virtualized Environments)
作者： correct
出处：https://www.cnblogs.com/correct/p/16548382.html
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