• DPDK报文转发


    参考文献:

      《深入浅出DPDK》

      DPDK官网  

      https://software.intel.com/en-us/articles/introduction-to-the-data-plane-development-kit-dpdk-packet-framework

    ...........................................................................................................

      这一部分属于DPDK核心部分了, 对于一个报文的整个生命周期,如何从对接运营商的外部接口进入路由器,再连接计算机的网卡,发送的过程,或许这就是我们所疑惑的,也是此次学习的重点部分,只有弄清楚每个步骤每个环节,或许才能彻底弄懂网络报文处理,然后解决其中出现的问题

     一. DPDK网络处理模块划分

      网络报文的处理转发主要分为硬件部分和软件处理部分,由一下几个模块构成:

    • packet input
    • pre-processing:对报文进行粗粒度处理
    • input classification:对报文进行细粒度分流
    • ingress queuing:提供基于描述符的队列FIFO
    • delivery/scheduling:根据队列优先级和CPU状态进行调度
    • accelerator:提供加解密和压缩/解压缩等硬件功能
    • egress queuing:在出口根据QoS等级进行调度
    • post processing:后期报文处理释放缓存
    • packet output:从硬件发送出去

                          图1

      如图一所示,浅色和阴影部分都是对应模块和硬件相关的,所以提升这部分性能最佳的选择是尽量多的选择网卡上的或设备芯片提供的网络特定功能相关的卸载的特性,深色软件部分可以通过提高算法的效率和结合CPU相关的并行指令来提升网络性能,了解网络处理模块的基本组成部分后,我们再来看看不同的转发框架如何让这些模块协同工作完成网络包的处理的

      

      二. 转发框架介绍

      传统的Network Process (专用网络处理器)转发的模型可以分为run to comletion(运行至终结, RTC)模型和pipeline (流水线)模型

      2.1 流水线模型(pipeline)

      pipeline 借鉴与工业上的流水线模型,将整个功能拆分成多个独立的阶段,不同阶段通过队列传递产品。这样对于一些CPU密集和I/O密集的应用,将I/O密集的操作放在另一个微处理器引擎上执行。通过过滤器可以分为不同的操作分配不同的线程,通过队列匹配两个速度,达到最好的并发,

      

      我们可以看到图中,TOP(Task Optimized Processor)单元,每个TOP单元都是对特定的事物进行优化处理的特殊微单元

      2.2  run to completion 模型

      这个模型是DPDK针对一般的程序的运行方法,一个程序分为几个不同的逻辑功能,几个逻辑功能会在一个CPU的核上运行,我们下面看下模型的视图

      

        这个模型没有对报文特殊处理的的运算单元,只有两个NP核, 两个NP核利用已烧录的微码进行报文处理

      

      2.3 转发模型对比

      从run to completion的模型中,我们可以清楚地看出,每个IA的物理核都负责处理整个报文的生命周期从RX到TX,这点非常类似前面所提到的AMCC的nP核的作用。在pipeline模型中可以看出,报文的处理被划分成不同的逻辑功能单元A、B、C,一个报文需分别经历A、B、C三个阶段,这三个阶段的功能单元可以不止一个并且可以分布在不同的物理核上,不同的功能单元可以分布在相同的核上(也可以分布在不同的核上),从这一点可以看出,其对于模块的分类和调用比EZchip的硬件方案更加灵活。

      

      两个的优缺点:

      

      

      三. 转发算法

      除了良好的转发框架之外,转发中很重要的一部分内容就是对于报文字段的匹配和识别,在DPDK中主要用到了精确匹配(Exact Match)算法和最长前缀匹配(Longest Prefix MatchingLPM)算法来进行报文的匹配从而获得相应的信息。精确匹配主要需要解决两个问题:进行数据的签名(哈希),解决哈希的冲突问题,DPDK中主要支持CRC32J hash

      最长前缀匹配(Longest Prefix MatchingLPM)算法是指在IP协议中被路由器用于在路由表中进行选择的一个算法。当前DPDK使用的LPM算法就利用内存的消耗来换取LPM查找的性能提升。当查找表条目的前缀长度小于24位时,只需要一次访存就能找到下一条,根据概率统计,这是占较大概率的,当前缀大于24位时,则需要两次访存,但是这种情况是小概率事件。

    ACL库利用N元组的匹配规则去进行类型匹配,提供以下基本操作:

      

      Packet distributor(报文分发)是DPDK提供给用户的一个用于包分发的API库,用于进行包分发。主要功能可以用下图进行描述:

      

      四.  示例(参考英特尔网站:https://software.intel.com/en-us/articles/introduction-to-the-data-plane-development-kit-dpdk-packet-framework)

      ip_pipline应用通过提供几个示例应用和配置文件,展示了流水线模块的使用方法
      下图展示了三层转发配置应用

      

      在这一示例中,它设置了简单的路由。
      “core” 条目线程ID(socket ID,物理CPU ID和超线程ID)确定了用来运行流水线的CPU核。
      “pktq_in” 和 “pktq_out”参数定义了数据包传输的接口,这里指接受和传送数据包。
      可以将“encap”参数设置为“ethernet”, “qinq”或“mpls”,用来为所有出站包封装合适的包头。
      最后一个参数”ip_hdr_offset”可用于设置DPDK数据包结构(mbuf)中ip-header的起始位置所需偏移字节

      下图是ip_pipeline的脚本文件,该文件中的内容将作为路由表项加入到路由流水线的最长匹配表中:

      

      

    p <pipeline_id> route add <ip_addr> <depth> port <port_id> ether <next hop mac_addr>

      可使用以下命令来运行L3转发应用:

    $./build/ip_pipeline -f l3fwd.cfg -p 0xf -s l3fwd.sh

    有时,应用程序在不同的功能模块之间进行互联时具有复杂的拓扑结构, 一旦应用程序配置文件准备就绪,请运行以下命令生成拓扑图

    $./diagram-generator.py -f <configuration file>

      ip_pipeline示例程序生成的拓扑图:

     各种使用此标准流水线模型构建的网络功能(流水线)都可作为DPDK ip_pipeline示例应用程序的一部分.

    DPDK支持pipeline  的有以下几种:

      1)Packet I/O

      2)Flow classification

      3)Firewall

      4)Routing

      5)Metering

      6)Traffic Mgmt

    下面以官l2转发实例来看下整体代码如何运行的:

    源码下载:http://core.dpdk.org/download/

    代码路径:dpdk/examples/l2fwd

      1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <string.h>
      4 #include <stdint.h>
      5 #include <inttypes.h>
      6 #include <sys/types.h>
      7 #include <sys/queue.h>
      8 #include <netinet/in.h>
      9 #include <setjmp.h>
     10 #include <stdarg.h>
     11 #include <ctype.h>
     12 #include <errno.h>
     13 #include <getopt.h>
     14 #include <signal.h>
     15 #include <stdbool.h>
     16 
     17 #include <rte_common.h>
     18 #include <rte_log.h>
     19 #include <rte_malloc.h>
     20 #include <rte_memory.h>
     21 #include <rte_memcpy.h>
     22 #include <rte_memzone.h>
     23 #include <rte_eal.h>
     24 #include <rte_per_lcore.h>
     25 #include <rte_launch.h>
     26 #include <rte_atomic.h>
     27 #include <rte_cycles.h>
     28 #include <rte_prefetch.h>
     29 #include <rte_lcore.h>
     30 #include <rte_per_lcore.h>
     31 #include <rte_branch_prediction.h>
     32 #include <rte_interrupts.h>
     33 #include <rte_pci.h>
     34 #include <rte_random.h>
     35 #include <rte_debug.h>
     36 #include <rte_ether.h>
     37 #include <rte_ethdev.h>
     38 #include <rte_mempool.h>
     39 #include <rte_mbuf.h>
     40 
     41 static volatile bool force_quit;
     42 
     43 /* MAC updating enabled by default */
     44 static int mac_updating = 1;
     45 
     46 #define RTE_LOGTYPE_L2FWD RTE_LOGTYPE_USER1
     47 
     48 #define NB_MBUF   8192
     49 
     50 #define MAX_PKT_BURST 32
     51 #define BURST_TX_DRAIN_US 100 /* TX drain every ~100us */
     52 #define MEMPOOL_CACHE_SIZE 256
     53 
     54 /*
     55  * Configurable number of RX/TX ring descriptors
     56  */
     57 #define RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT 128
     58 #define RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT 512
     59 static uint16_t nb_rxd = RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT;
     60 static uint16_t nb_txd = RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT;
     61 
     62 /* ethernet addresses of ports */
     63 //端口的以太网地址
     64 static struct ether_addr l2fwd_ports_eth_addr[RTE_MAX_ETHPORTS];
     65 
     66 /* mask of enabled ports */
     67 //启用端口的mask
     68 static uint32_t l2fwd_enabled_port_mask = 0;
     69 
     70 /* list of enabled ports */
     71 //启用端口列表
     72 static uint32_t l2fwd_dst_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
     73 
     74 static unsigned int l2fwd_rx_queue_per_lcore = 1;
     75 
     76 #define MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE 16
     77 #define MAX_TX_QUEUE_PER_PORT 16
     78 struct lcore_queue_conf {
     79     unsigned n_rx_port;
     80     unsigned rx_port_list[MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE];
     81 } __rte_cache_aligned;
     82 struct lcore_queue_conf lcore_queue_conf[RTE_MAX_LCORE];
     83 
     84 static struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
     85 
     86 static const struct rte_eth_conf port_conf = {
     87     .rxmode = {
     88         .split_hdr_size = 0,
     89         .header_split   = 0, /**< Header Split disabled */  //报头分离
     90         .hw_ip_checksum = 0, /**< IP checksum offload disabled */ //IP校验和卸载
     91         .hw_vlan_filter = 0, /**< VLAN filtering disabled */  //vlan过滤
     92         .jumbo_frame    = 0, /**< Jumbo Frame Support disabled */ //巨星帧的支持
     93         .hw_strip_crc   = 0, /**< CRC stripped by hardware */  //使用硬件清除CRC
     94     },
     95     .txmode = {
     96         .mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE,
     97     },
     98 };
     99 
    100 struct rte_mempool * l2fwd_pktmbuf_pool = NULL;
    101 
    102 /* Per-port statistics struct */
    103 struct l2fwd_port_statistics {
    104     uint64_t tx;
    105     uint64_t rx;
    106     uint64_t dropped;
    107 } __rte_cache_aligned;
    108 struct l2fwd_port_statistics port_statistics[RTE_MAX_ETHPORTS];
    109 
    110 #define MAX_TIMER_PERIOD 86400 /* 1 day max */
    111 /* A tsc-based timer responsible for triggering statistics printout */
    112 static uint64_t timer_period = 10; /* default period is 10 seconds */
    113 
    114 /* Print out statistics on packets dropped */
    115 //打印的属性跳过。。
    116 static void
    117 print_stats(void)
    118 {
    119     uint64_t total_packets_dropped, total_packets_tx, total_packets_rx;
    120     unsigned portid;
    121 
    122     total_packets_dropped = 0;
    123     total_packets_tx = 0;
    124     total_packets_rx = 0;
    125 
    126     const char clr[] = { 27, '[', '2', 'J', '' };
    127     const char topLeft[] = { 27, '[', '1', ';', '1', 'H','' };
    128 
    129         /* Clear screen and move to top left */
    130     printf("%s%s", clr, topLeft);
    131 
    132     printf("
    Port statistics ====================================");
    133 
    134     for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++) {
    135         /* skip disabled ports */
    136         if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
    137             continue;
    138         printf("
    Statistics for port %u ------------------------------"
    139                "
    Packets sent: %24"PRIu64
    140                "
    Packets received: %20"PRIu64
    141                "
    Packets dropped: %21"PRIu64,
    142                portid,
    143                port_statistics[portid].tx,
    144                port_statistics[portid].rx,
    145                port_statistics[portid].dropped);
    146 
    147         total_packets_dropped += port_statistics[portid].dropped;
    148         total_packets_tx += port_statistics[portid].tx;
    149         total_packets_rx += port_statistics[portid].rx;
    150     }
    151     printf("
    Aggregate statistics ==============================="
    152            "
    Total packets sent: %18"PRIu64
    153            "
    Total packets received: %14"PRIu64
    154            "
    Total packets dropped: %15"PRIu64,
    155            total_packets_tx,
    156            total_packets_rx,
    157            total_packets_dropped);
    158     printf("
    ====================================================
    ");
    159 }
    160 
    161 static void
    162 l2fwd_mac_updating(struct rte_mbuf *m, unsigned dest_portid)
    163 {
    164     struct ether_hdr *eth;
    165     void *tmp;
    166 
    167     eth = rte_pktmbuf_mtod(m, struct ether_hdr *);
    168 
    169     /* 02:00:00:00:00:xx */
    170     tmp = &eth->d_addr.addr_bytes[0];
    171     *((uint64_t *)tmp) = 0x000000000002 + ((uint64_t)dest_portid << 40);
    172 
    173     /* src addr */
    174     ether_addr_copy(&l2fwd_ports_eth_addr[dest_portid], &eth->s_addr);
    175 }
    176 
    177 //处理收到的数据包
    178 static void
    179 l2fwd_simple_forward(struct rte_mbuf *m, unsigned portid)
    180 {
    181     unsigned dst_port;
    182     int sent;
    183     struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer;
    184 
    185     //获取目的端口ID
    186     dst_port = l2fwd_dst_ports[portid];
    187 
    188     //更新MAC地址
    189     if (mac_updating)
    190         l2fwd_mac_updating(m, dst_port);
    191 
    192     //获取目的端口的 tx 缓存
    193     buffer = tx_buffer[dst_port];
    194     //发送数据包,到目的端口的tx缓存
    195     sent = rte_eth_tx_buffer(dst_port, 0, buffer, m);
    196     
    197     if (sent)
    198         port_statistics[dst_port].tx += sent;  //如果发包成功,发包计数+1
    199 }
    200 
    201 /* main processing loop */
    202 static void
    203 l2fwd_main_loop(void)
    204 {
    205     struct rte_mbuf *pkts_burst[MAX_PKT_BURST];
    206     struct rte_mbuf *m;
    207     int sent;
    208     unsigned lcore_id;
    209     uint64_t prev_tsc, diff_tsc, cur_tsc, timer_tsc;
    210     unsigned i, j, portid, nb_rx;
    211     struct lcore_queue_conf *qconf;
    212     const uint64_t drain_tsc = (rte_get_tsc_hz() + US_PER_S - 1) / US_PER_S *
    213             BURST_TX_DRAIN_US;
    214     struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer;
    215 
    216     prev_tsc = 0;
    217     timer_tsc = 0;
    218 
    219     //获取当前核心的ID
    220     lcore_id = rte_lcore_id();
    221     //获取当前核心的配置
    222     qconf = &lcore_queue_conf[lcore_id];
    223 
    224     //如果 rx_port的个数为0,则 记录日志。(其实是出错了)
    225     if (qconf->n_rx_port == 0) {
    226         RTE_LOG(INFO, L2FWD, "lcore %u has nothing to do
    ", lcore_id);
    227         return;
    228     }
    229 
    230     //记录日志,
    231     RTE_LOG(INFO, L2FWD, "entering main loop on lcore %u
    ", lcore_id);
    232 
    233     //遍历所有的port
    234     for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
    235         //获取到portID
    236         portid = qconf->rx_port_list[i];
    237         //记录日志
    238         RTE_LOG(INFO, L2FWD, " -- lcoreid=%u portid=%u
    ", lcore_id,
    239             portid);
    240 
    241     }
    242 
    243     //如果没超时(最开始设置的那个二层转发的运行时间)
    244     while (!force_quit) {
    245 
    246         //获取时间戳
    247         cur_tsc = rte_rdtsc();
    248 
    249         /*
    250          * TX burst queue drain
    251          */
    252          //对比时间戳
    253         diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
    254         if (unlikely(diff_tsc > drain_tsc)) {
    255 
    256             for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
    257                 //获得portid和buffer
    258                 portid = l2fwd_dst_ports[qconf->rx_port_list[i]];
    259                 buffer = tx_buffer[portid];
    260                 
    261                 //把buffer中的数据发送到portid对应的port
    262                 sent = rte_eth_tx_buffer_flush(portid, 0, buffer);
    263                 if (sent)
    264                     port_statistics[portid].tx += sent;  //如果发包成功,发包计数+1
    265 
    266             }
    267 
    268             /* if timer is enabled */
    269             //如果计时器开启
    270             if (timer_period > 0) {
    271 
    272                 /* advance the timer */
    273                 //调整计时器
    274                 timer_tsc += diff_tsc;
    275 
    276                 /* if timer has reached its timeout */
    277                 //如果计时器超时
    278                 if (unlikely(timer_tsc >= timer_period)) {
    279 
    280                     /* do this only on master core */
    281                     //主线程打印一些属性,仅有主线程会执行print_stats
    282                     if (lcore_id == rte_get_master_lcore()) {
    283                         print_stats();   //打印属性,
    284                         /* reset the timer */
    285                         timer_tsc = 0;  //设置计时器为0
    286                     }
    287                 }
    288             }
    289 
    290             prev_tsc = cur_tsc;
    291         }
    292 
    293         /*
    294          * Read packet from RX queues   //收包模块
    295          */
    296         for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
    297             //获取portID
    298             portid = qconf->rx_port_list[i];
    299             //从portID对应的Port收到nb_rx个包
    300             nb_rx = rte_eth_rx_burst((uint8_t) portid, 0,
    301                          pkts_burst, MAX_PKT_BURST);
    302 
    303             port_statistics[portid].rx += nb_rx;   //收包计数+=nb_rx
    304 
    305             for (j = 0; j < nb_rx; j++) {  //遍历收到的包
    306                 m = pkts_burst[j];
    307                 rte_prefetch0(rte_pktmbuf_mtod(m, void *));    //预取到pktmbuf
    308                 l2fwd_simple_forward(m, portid);   //调用函数,处理收到的包
    309             }
    310         }
    311     }
    312 }
    313 
    314 //__attribute__((unused))表示可能没有这个参数,编译器不会报错
    315 static int
    316 l2fwd_launch_one_lcore(__attribute__((unused)) void *dummy)
    317 {
    318     l2fwd_main_loop(); //二层转发主要循环
    319     return 0;
    320 }
    321 
    322 /* display usage */
    323 static void
    324 l2fwd_usage(const char *prgname)
    325 {
    326     printf("%s [EAL options] -- -p PORTMASK [-q NQ]
    "
    327            "  -p PORTMASK: hexadecimal bitmask of ports to configure
    "
    328            "  -q NQ: number of queue (=ports) per lcore (default is 1)
    "
    329            "  -T PERIOD: statistics will be refreshed each PERIOD seconds (0 to disable, 10 default, 86400 maximum)
    "
    330            "  --[no-]mac-updating: Enable or disable MAC addresses updating (enabled by default)
    "
    331            "      When enabled:
    "
    332            "       - The source MAC address is replaced by the TX port MAC address
    "
    333            "       - The destination MAC address is replaced by 02:00:00:00:00:TX_PORT_ID
    ",
    334            prgname);
    335 }
    336 
    337 static int
    338 l2fwd_parse_portmask(const char *portmask)
    339 {
    340     char *end = NULL;
    341     unsigned long pm;
    342 
    343     /* parse hexadecimal string */
    344     //解析十六进制字符串,将十六进制字符串转换为unsigned long
    345     pm = strtoul(portmask, &end, 16);
    346     if ((portmask[0] == '') || (end == NULL) || (*end != ''))
    347         return -1;
    348 
    349     if (pm == 0)
    350         return -1;
    351 
    352     return pm;
    353 }
    354 
    355 static unsigned int
    356 l2fwd_parse_nqueue(const char *q_arg)
    357 {
    358     char *end = NULL;
    359     unsigned long n;
    360 
    361     /* parse hexadecimal string */
    362     n = strtoul(q_arg, &end, 10);
    363     if ((q_arg[0] == '') || (end == NULL) || (*end != ''))
    364         return 0;
    365     if (n == 0)
    366         return 0;
    367     if (n >= MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE)
    368         return 0;
    369 
    370     return n;
    371 }
    372 
    373 static int
    374 l2fwd_parse_timer_period(const char *q_arg)
    375 {
    376     char *end = NULL;
    377     int n;
    378 
    379     /* parse number string */
    380     n = strtol(q_arg, &end, 10);
    381     if ((q_arg[0] == '') || (end == NULL) || (*end != ''))
    382         return -1;
    383     if (n >= MAX_TIMER_PERIOD)
    384         return -1;
    385 
    386     return n;
    387 }
    388 
    389 //解析命令行参数
    390 /* Parse the argument given in the command line of the application */
    391 static int
    392 l2fwd_parse_args(int argc, char **argv)
    393 {
    394     int opt, ret, timer_secs;
    395     char **argvopt;
    396     int option_index;
    397     char *prgname = argv[0];
    398     static struct option lgopts[] = {
    399         { "mac-updating", no_argument, &mac_updating, 1},
    400         { "no-mac-updating", no_argument, &mac_updating, 0},
    401         {NULL, 0, 0, 0}
    402     };
    403 
    404     argvopt = argv;     //复制argv指针
    405 
    406     //解析命令行,getopt_long()可以解析命令行参数
    407     while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "p:q:T:",
    408                   lgopts, &option_index)) != EOF) {
    409 
    410         //命令行有三个参数, p:portmask,n:nqueue,T:timer period 
    411         switch (opt) {
    412         /* portmask */
    413         //port的个数,以十六进制表示的,如0x0f表示15
    414         case 'p':
    415             //l2fwd_parse_portmask()函数为自定义函数
    416             //把十六进制的mask字符串转换成unsigned long。
    417             //端口使能情况
    418             l2fwd_enabled_port_mask = l2fwd_parse_portmask(optarg);
    419             if (l2fwd_enabled_port_mask == 0) {  //mask为0表示出错
    420                 printf("invalid portmask
    ");
    421                 l2fwd_usage(prgname);   //打印用户选项,类似于 --help
    422                 return -1;    //参数传递错误,会返回-1,其结果是退出程序
    423             }
    424             break;
    425 
    426         /* nqueue */
    427         //队列的个数,同样也是用十六进制字符串表示的。
    428         case 'q':
    429             //每个核心配置几个 rx 队列。
    430             l2fwd_rx_queue_per_lcore = l2fwd_parse_nqueue(optarg);
    431             if (l2fwd_rx_queue_per_lcore == 0) {   //lcore 0表示出错
    432                 printf("invalid queue number
    ");
    433                 l2fwd_usage(prgname);
    434                 return -1;   //返回-1,其结果是退出程序。
    435             }
    436             break;
    437 
    438         /* timer period */  //定时器周期
    439         
    440         case 'T':
    441             //配置定时器周期,单位为秒
    442             //即l2fwd运行多少秒,使用十六进制表示的。
    443             timer_secs = l2fwd_parse_timer_period(optarg);
    444             if (timer_secs < 0) {
    445                 printf("invalid timer period
    ");
    446                 l2fwd_usage(prgname);
    447                 return -1;
    448             }
    449             //timer_period表示二层转发测试时间,默认为10秒,可通过-T来调节时间
    450             timer_period = timer_secs;
    451             break;
    452 
    453         /* long options */
    454         //--打头的选项不处理
    455         case 0:
    456             break;
    457 
    458         default:
    459             //参数传递错误,打印--help
    460             l2fwd_usage(prgname);
    461             return -1;
    462         }
    463     }
    464 
    465     if (optind >= 0)
    466         argv[optind-1] = prgname;
    467 
    468     ret = optind-1;
    469     optind = 0; /* reset getopt lib */
    470     return ret;
    471 }
    472 
    473 /* Check the link status of all ports in up to 9s, and print them finally */
    474 static void
    475 check_all_ports_link_status(uint8_t port_num, uint32_t port_mask)
    476 {
    477 #define CHECK_INTERVAL 100 /* 100ms */
    478 #define MAX_CHECK_TIME 90 /* 9s (90 * 100ms) in total */
    479     uint8_t portid, count, all_ports_up, print_flag = 0;
    480     struct rte_eth_link link;
    481 
    482     printf("
    Checking link status");
    483     fflush(stdout);
    484     for (count = 0; count <= MAX_CHECK_TIME; count++) {
    485         if (force_quit)
    486             return;
    487         all_ports_up = 1;
    488         for (portid = 0; portid < port_num; portid++) {
    489             if (force_quit)
    490                 return;
    491             if ((port_mask & (1 << portid)) == 0)
    492                 continue;
    493             memset(&link, 0, sizeof(link));
    494             rte_eth_link_get_nowait(portid, &link);
    495             /* print link status if flag set */
    496             if (print_flag == 1) {
    497                 if (link.link_status)
    498                     printf("Port %d Link Up - speed %u "
    499                         "Mbps - %s
    ", (uint8_t)portid,
    500                         (unsigned)link.link_speed,
    501                 (link.link_duplex == ETH_LINK_FULL_DUPLEX) ?
    502                     ("full-duplex") : ("half-duplex
    "));
    503                 else
    504                     printf("Port %d Link Down
    ",
    505                         (uint8_t)portid);
    506                 continue;
    507             }
    508             /* clear all_ports_up flag if any link down */
    509             if (link.link_status == ETH_LINK_DOWN) {
    510                 all_ports_up = 0;
    511                 break;
    512             }
    513         }
    514         /* after finally printing all link status, get out */
    515         if (print_flag == 1)
    516             break;
    517 
    518         if (all_ports_up == 0) {
    519             printf(".");
    520             fflush(stdout);
    521             rte_delay_ms(CHECK_INTERVAL);
    522         }
    523 
    524         /* set the print_flag if all ports up or timeout */
    525         if (all_ports_up == 1 || count == (MAX_CHECK_TIME - 1)) {
    526             print_flag = 1;
    527             printf("done
    ");
    528         }
    529     }
    530 }
    531 
    532 static void
    533 signal_handler(int signum)
    534 {
    535     if (signum == SIGINT || signum == SIGTERM) {
    536         printf("
    
    Signal %d received, preparing to exit...
    ",
    537                 signum);
    538         force_quit = true;    //强制退出按钮为真
    539     }
    540 }
    541 
    542 int
    543 main(int argc, char **argv)
    544 {
    545     /*
    546     //程序前面自定义的结构
    547     // __rte_cache_aligned 是一个宏,表示内存对其
    548     struct lcore_queue_conf {
    549         unsigned n_rx_port;        //rx_port个数
    550         unsigned rx_port_list[MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE];    //rx_port列表
    551     } __rte_cache_aligned;
    552     struct lcore_queue_conf lcore_queue_conf[RTE_MAX_LCORE];
    553     //一个计算机,包含多个核心,一个核心处理多个rx_port
    554     */
    555     struct lcore_queue_conf *qconf;    
    556     
    557     
    558     struct rte_eth_dev_info dev_info;    //设备信息
    559     int ret;                            //返回值
    560     uint8_t nb_ports;                    //总port个数
    561     uint8_t nb_ports_available;            //可用port个数
    562     uint8_t portid, last_port;            //当前portid,前一个portid。
    563     unsigned lcore_id, rx_lcore_id;        //核心id,rx_lcore_id
    564     unsigned nb_ports_in_mask = 0;        //??
    565 
    566     /* init EAL */
    567     //初始化环境
    568     ret = rte_eal_init(argc, argv);
    569     if (ret < 0)
    570         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid EAL arguments
    ");
    571     argc -= ret;    //??未知,貌似没用,不明所以
    572     argv += ret;    //??未知,貌似没用,不明所以
    573 
    574     force_quit = false;                    //强制推出按钮为假
    575     //当捕获到SIGINT或SIGTERM信号时,强制推出按钮为真,详见signal_handler
    576     //signal_handler为自定义函数
    577     signal(SIGINT, signal_handler);        //信号捕获处理1
    578     signal(SIGTERM, signal_handler);    //信号捕获处理2
    579 
    580     /* parse application arguments (after the EAL ones) */
    581     //解析传参(必须在eal_init之后),此为自定义函数,详见函数定义
    582     ret = l2fwd_parse_args(argc, argv);
    583     if (ret < 0)
    584         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid L2FWD arguments
    ");
    585 
    586     printf("MAC updating %s
    ", mac_updating ? "enabled" : "disabled");
    587 
    588     /* convert to number of cycles */
    589     //获取定时器的时钟周期
    590     timer_period *= rte_get_timer_hz();
    591 
    592     /* create the mbuf pool */
    593     //创建缓存池,用于存储数据包。
    594     l2fwd_pktmbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("mbuf_pool", NB_MBUF,
    595         MEMPOOL_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE,
    596         rte_socket_id());
    597     if (l2fwd_pktmbuf_pool == NULL)
    598         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init mbuf pool
    ");
    599 
    600     //获取Eth口的个数
    601     nb_ports = rte_eth_dev_count();
    602     if (nb_ports == 0)
    603         rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye
    ");
    604 
    605     /* reset l2fwd_dst_ports */
    606     //复位(清0)目的端口,此代码块作用是初始化l2fwd_dst_ports
    607     //个人认为写的比较low
    608     for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++)
    609         l2fwd_dst_ports[portid] = 0;
    610     last_port = 0;
    611 
    612     /* 
    613      * Each logical core is assigned a dedicated TX queue on each port.
    614      */
    615     //设置每个 port 接收的数据包要 转发 到的目的port。
    616     for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
    617         /* skip ports that are not enabled */
    618         //跳过没使能的端口
    619         if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
    620             continue;
    621 
    622         //每两个port为一对,互相作二层转发
    623         //单数发到单数+1,双数发到双数-1
    624         if (nb_ports_in_mask % 2) {
    625             l2fwd_dst_ports[portid] = last_port;
    626             l2fwd_dst_ports[last_port] = portid;
    627         }
    628         else
    629             last_port = portid;  //对last_port赋值。
    630 
    631         nb_ports_in_mask++;   //对标记 ++
    632 
    633         rte_eth_dev_info_get(portid, &dev_info);   //获取对应portid的dev信息
    634     }
    635     //如果剩下一个网口,则该网口自己转发给自己
    636     if (nb_ports_in_mask % 2) {   
    637         printf("Notice: odd number of ports in portmask.
    ");
    638         l2fwd_dst_ports[last_port] = last_port;
    639     }
    640 
    641     rx_lcore_id = 0;   
    642     qconf = NULL;      
    643 
    644     //初始化每个核心的队列配置
    645     /* Initialize the port/queue configuration of each logical core */
    646     //遍历所有port
    647     for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
    648         /* skip ports that are not enabled */
    649         //跳过没使能的端口
    650         if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
    651             continue;
    652 
    653         /* get the lcore_id for this port */
    654         //port分配一个 lcore_id。
    655         //rte_lcore_is_enabled(rx_lcore_id) 测试core是否使能
    656         //lcore_queue_conf是一个自定义的结构,包含port个数和portid
    657         //意思是一个核心,对多个port的rx队列
    658         //在这里,一个核心只能匹配一个port
    659         while (rte_lcore_is_enabled(rx_lcore_id) == 0 ||
    660                lcore_queue_conf[rx_lcore_id].n_rx_port ==
    661                l2fwd_rx_queue_per_lcore) {
    662             rx_lcore_id++;
    663             if (rx_lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
    664                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Not enough cores
    ");
    665         }
    666 
    667         //赋值qconf,qconf最开始为NULL
    668         if (qconf != &lcore_queue_conf[rx_lcore_id])
    669             /* Assigned a new logical core in the loop above. */
    670             qconf = &lcore_queue_conf[rx_lcore_id];
    671 
    672         //当前lcore添加一个port
    673         //当前lcore管理的rx_port总数+1
    674         qconf->rx_port_list[qconf->n_rx_port] = portid;
    675         qconf->n_rx_port++;
    676         printf("Lcore %u: RX port %u
    ", rx_lcore_id, (unsigned) portid);
    677     }
    678 
    679     //使能的port总数
    680     nb_ports_available = nb_ports;
    681 
    682     /* Initialise each port */
    683     //获取可用的port个数
    684     for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
    685         /* skip ports that are not enabled */
    686         //不可用的会剪掉。
    687         if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
    688             printf("Skipping disabled port %u
    ", (unsigned) portid);
    689             nb_ports_available--;
    690             continue;
    691         }
    692         /* init port */
    693         //初始化port
    694         printf("Initializing port %u... ", (unsigned) portid);
    695         fflush(stdout);
    696         //配置port,其中port_conf是一个结构,包含关于port的配置
    697         //vlan分离,crc硬件校验,认为这两个有用。
    698         ret = rte_eth_dev_configure(portid, 1, 1, &port_conf);
    699         if (ret < 0)
    700             rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot configure device: err=%d, port=%u
    ",
    701                   ret, (unsigned) portid);
    702     
    703         //获取port的mac地址
    704         //l2fwd_ports_eth_addr[] 的 类型为一个结构,是全局数组
    705         rte_eth_macaddr_get(portid,&l2fwd_ports_eth_addr[portid]);
    706 
    707         /* init one RX queue */
    708         //初始化RX队列
    709         fflush(stdout);
    710         //rx队列会绑定到当前port上,l2fwd_pktmbuf_pool为内存池
    711         ret = rte_eth_rx_queue_setup(portid, 0, nb_rxd,
    712                          rte_eth_dev_socket_id(portid),
    713                          NULL,
    714                          l2fwd_pktmbuf_pool);
    715         if (ret < 0)
    716             rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_rx_queue_setup:err=%d, port=%u
    ",
    717                   ret, (unsigned) portid);
    718 
    719         /* init one TX queue on each port */
    720         //初始化tx队列
    721         fflush(stdout);
    722         //tx队列会绑定到port上
    723         ret = rte_eth_tx_queue_setup(portid, 0, nb_txd,
    724                 rte_eth_dev_socket_id(portid),
    725                 NULL);
    726         if (ret < 0)
    727             rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_tx_queue_setup:err=%d, port=%u
    ",
    728                 ret, (unsigned) portid);
    729 
    730         /* Initialize TX buffers */
    731         //malloc tx缓存,tx_buffer为指针数组,每个port对应一个tx缓存
    732         tx_buffer[portid] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer",
    733                 RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(MAX_PKT_BURST), 0,
    734                 rte_eth_dev_socket_id(portid));
    735         if (tx_buffer[portid] == NULL)
    736             rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot allocate buffer for tx on port %u
    ",
    737                     (unsigned) portid);
    738         
    739         //初始化tx缓存
    740         rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[portid], MAX_PKT_BURST);
    741 
    742         //tx缓存满了的时候,设置回调函数
    743         ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[portid],
    744                 rte_eth_tx_buffer_count_callback,
    745                 &port_statistics[portid].dropped);
    746         if (ret < 0)
    747                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot set error callback for "
    748                         "tx buffer on port %u
    ", (unsigned) portid);
    749 
    750         /* Start device */
    751         //启动设备
    752         ret = rte_eth_dev_start(portid);
    753         if (ret < 0)
    754             rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_dev_start:err=%d, port=%u
    ",
    755                   ret, (unsigned) portid);
    756 
    757         printf("done: 
    ");
    758 
    759         //设置网卡为混杂模式
    760         rte_eth_promiscuous_enable(portid);
    761 
    762         //打印port的MAC地址
    763         printf("Port %u, MAC address: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X
    
    ",
    764                 (unsigned) portid,
    765                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[0],
    766                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[1],
    767                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[2],
    768                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[3],
    769                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[4],
    770                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[5]);
    771 
    772         /* initialize port stats */
    773         //初始化port属性
    774         memset(&port_statistics, 0, sizeof(port_statistics));
    775     }
    776 
    777     //如果可以使能的网卡为0个,则报错。
    778     if (!nb_ports_available) {
    779         rte_exit(EXIT_FAILURE,
    780             "All available ports are disabled. Please set portmask.
    ");
    781     }
    782 
    783     //检查所有port的link属性
    784     check_all_ports_link_status(nb_ports, l2fwd_enabled_port_mask);
    785 
    786     ret = 0;
    787     /* launch per-lcore init on every lcore */
    788     //启动所有的lcore,回调l2fwd_launch_one_lcore函数,参数为NULL
    789     rte_eal_mp_remote_launch(l2fwd_launch_one_lcore, NULL, CALL_MASTER);
    790     //遍历所有lcore_id
    791     RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
    792         //等所有线程结束
    793         if (rte_eal_wait_lcore(lcore_id) < 0) {
    794             ret = -1;
    795             break;
    796         }
    797     }
    798 
    799     //停止并且关闭所有的port
    800     for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
    801         if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
    802             continue;
    803         printf("Closing port %d...", portid);
    804         rte_eth_dev_stop(portid);  
    805         rte_eth_dev_close(portid);
    806         printf(" Done
    ");
    807     }
    808     printf("Bye...
    ");
    809 
    810     return ret;
    811 }
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