eal: rename lcore master and slave
[dpdk.git] / doc / guides / sample_app_ug / ip_pipeline.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2015-2018 Intel Corporation.
3
4 Internet Protocol (IP) Pipeline Application
5 ===========================================
6
7 Application overview
8 --------------------
9
10 The *Internet Protocol (IP) Pipeline* application is intended to be a vehicle for rapid development of packet processing
11 applications on multi-core CPUs.
12
13 Following OpenFlow and P4 design principles, the application can be used to create functional blocks called pipelines out
14 of input/output ports, tables and actions in a modular way. Multiple pipelines can be inter-connected through packet queues
15 to create complete applications (super-pipelines).
16
17 The pipelines are mapped to application threads, with each pipeline executed by a single thread and each thread able to run
18 one or several pipelines. The possibilities of creating pipelines out of ports, tables and actions, connecting multiple
19 pipelines together and mapping the pipelines to execution threads are endless, therefore this application can be seen as
20 a true application generator.
21
22 Pipelines are created and managed through Command Line Interface (CLI):
23
24  * Any standard TCP client (e.g. telnet, netcat, custom script, etc) is typically able to connect to the application, send
25    commands through the network and wait for the response before pushing the next command.
26
27  * All the application objects are created and managed through CLI commands:
28     * 'Primitive' objects used to create pipeline ports: memory pools, links (i.e. network interfaces), SW queues, traffic managers, etc.
29     * Action profiles: used to define the actions to be executed by pipeline input/output ports and tables.
30     * Pipeline components: input/output ports, tables, pipelines, mapping of pipelines to execution threads.
31
32 Running the application
33 -----------------------
34
35 The application startup command line is::
36
37    ip_pipeline [EAL_ARGS] -- [-s SCRIPT_FILE] [-h HOST] [-p PORT]
38
39 The application startup arguments are:
40
41 ``-s SCRIPT_FILE``
42
43  * Optional: Yes
44
45  * Default: Not present
46
47  * Argument: Path to the CLI script file to be run at application startup.
48    No CLI script file will run at startup if this argument is not present.
49
50 ``-h HOST``
51
52  * Optional: Yes
53
54  * Default: ``0.0.0.0``
55
56  * Argument: IP Address of the host running ip pipeline application to be used by
57    remote TCP based client (telnet, netcat, etc.) for connection.
58
59 ``-p PORT``
60
61  * Optional: Yes
62
63  * Default: ``8086``
64
65  * Argument: TCP port number at which the ip pipeline is running.
66    This port number should be used by remote TCP client (such as telnet, netcat, etc.) to connect to host application.
67
68 Refer to *DPDK Getting Started Guide* for general information on running applications and the Environment Abstraction Layer (EAL) options.
69
70 The following is an example command to run ip pipeline application configured for layer 2 forwarding:
71
72 .. code-block:: console
73
74     $ ./build/ip_pipeline -c 0x3 -- -s examples/route_ecmp.cli
75
76 The application should start successfully and display as follows:
77
78 .. code-block:: console
79
80     EAL: Detected 40 lcore(s)
81     EAL: Detected 2 NUMA nodes
82     EAL: Multi-process socket /var/run/.rte_unix
83     EAL: Probing VFIO support...
84     EAL: PCI device 0000:02:00.0 on NUMA socket 0
85     EAL:   probe driver: 8086:10fb net_ixgbe
86     ...
87
88 To run remote client (e.g. telnet) to communicate with the ip pipeline application:
89
90 .. code-block:: console
91
92     $ telnet 127.0.0.1 8086
93
94 When running a telnet client as above, command prompt is displayed:
95
96 .. code-block:: console
97
98     Trying 127.0.0.1...
99     Connected to 127.0.0.1.
100     Escape character is '^]'.
101
102     Welcome to IP Pipeline!
103
104     pipeline>
105
106 Once application and telnet client start running, messages can be sent from client to application.
107 At any stage, telnet client can be terminated using the quit command.
108
109
110 Application stages
111 ------------------
112
113 Initialization
114 ~~~~~~~~~~~~~~
115
116 During this stage, EAL layer is initialised and application specific arguments are parsed. Furthermore, the data structures
117 (i.e. linked lists) for application objects are initialized. In case of any initialization error, an error message
118 is displayed and the application is terminated.
119
120 .. _ip_pipeline_runtime:
121
122 Run-time
123 ~~~~~~~~
124
125 The main thread is creating and managing all the application objects based on CLI input.
126
127 Each data plane thread runs one or several pipelines previously assigned to it in round-robin order. Each data plane thread
128 executes two tasks in time-sharing mode:
129
130 1. *Packet processing task*: Process bursts of input packets read from the pipeline input ports.
131
132 2. *Message handling task*: Periodically, the data plane thread pauses the packet processing task and polls for request
133    messages send by the main thread. Examples: add/remove pipeline to/from current data plane thread, add/delete rules
134    to/from given table of a specific pipeline owned by the current data plane thread, read statistics, etc.
135
136 Examples
137 --------
138
139 .. _table_examples:
140
141 .. tabularcolumns:: |p{3cm}|p{5cm}|p{4cm}|p{4cm}|
142
143 .. table:: Pipeline examples provided with the application
144
145    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
146    | Name                  | Table(s)             | Actions        | Messages                           |
147    +=======================+======================+================+====================================+
148    | L2fwd                 | Stub                 | Forward        | 1. Mempool create                  |
149    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
150    | Note: Implemented     |                      |                | 3. Pipeline create                 |
151    | using pipeline with   |                      |                | 4. Pipeline port in/out            |
152    | a simple pass-through |                      |                | 5. Pipeline table                  |
153    | connection between    |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
154    | input and output      |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
155    | ports.                |                      |                | 8. Pipeline table rule add         |
156    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
157    | Flow classification   | Exact match          | Forward        | 1. Mempool create                  |
158    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
159    |                       | * Key = byte array   |                | 3. Pipeline create                 |
160    |                       |    (16 bytes)        |                | 4. Pipeline port in/out            |
161    |                       | * Offset = 278       |                | 5. Pipeline table                  |
162    |                       | * Table size = 64K   |                | 6. Pipeline port in table          |
163    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
164    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
165    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
166    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
167    | KNI                   | Stub                 | Forward        | 1. Mempool create                  |
168    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
169    |                       |                      |                | 3. Pipeline create                 |
170    |                       |                      |                | 4. Pipeline port in/out            |
171    |                       |                      |                | 5. Pipeline table                  |
172    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
173    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
174    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add         |
175    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
176    | Firewall              | ACL                  | Allow/Drop     | 1. Mempool create                  |
177    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
178    |                       | * Key = n-tuple      |                | 3. Pipeline create                 |
179    |                       | * Offset = 270       |                | 4. Pipeline port in/out            |
180    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table                  |
181    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
182    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
183    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
184    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
185    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
186    | IP routing            | LPM (IPv4)           | Forward        | 1. Mempool Create                  |
187    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
188    |                       | * Key = IP dest addr |                | 3. Pipeline create                 |
189    |                       | * Offset = 286       |                | 4. Pipeline port in/out            |
190    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table                  |
191    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
192    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
193    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
194    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
195    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
196    | Equal-cost multi-path | LPM (IPv4)           | Forward,       | 1. Mempool Create                  |
197    | routing (ECMP)        |                      | load balance,  | 2. Link create                     |
198    |                       | * Key = IP dest addr | encap ether    | 3. Pipeline create                 |
199    |                       | * Offset = 286       |                | 4. Pipeline port in/out            |
200    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table (LPM)            |
201    |                       |                      |                | 6. Pipeline table (Array)          |
202    |                       |                      |                | 7. Pipeline port in table (LPM)    |
203    |                       | Array                |                | 8. Pipeline enable                 |
204    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add default |
205    |                       | * Key = Array index  |                | 10. Pipeline table rule add(LPM)   |
206    |                       | * Offset = 256       |                | 11. Pipeline table rule add(Array) |
207    |                       | * Size = 64K         |                |                                    |
208    |                       |                      |                |                                    |
209    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
210
211 Command Line Interface (CLI)
212 ----------------------------
213
214 Link
215 ~~~~
216
217  Link configuration ::
218
219    link <link_name>
220     dev <device_name>|port <port_id>
221     rxq <n_queues> <queue_size> <mempool_name>
222     txq <n_queues> <queue_size> promiscuous on | off
223     [rss <qid_0> ... <qid_n>]
224
225  Note: The PCI device name must be specified in the Domain:Bus:Device.Function format.
226
227
228 Mempool
229 ~~~~~~~
230
231  Mempool create ::
232
233    mempool <mempool_name> buffer <buffer_size>
234    pool <pool_size> cache <cache_size> cpu <cpu_id>
235
236
237 Software queue
238 ~~~~~~~~~~~~~~
239
240   Create software queue ::
241
242    swq <swq_name> size <size> cpu <cpu_id>
243
244
245 Traffic manager
246 ~~~~~~~~~~~~~~~
247
248  Add traffic manager subport profile ::
249
250   tmgr subport profile
251    <tb_rate> <tb_size>
252    <tc0_rate> <tc1_rate> <tc2_rate> <tc3_rate> <tc4_rate>
253    <tc5_rate> <tc6_rate> <tc7_rate> <tc8_rate>
254    <tc9_rate> <tc10_rate> <tc11_rate> <tc12_rate>
255    <tc_period>
256    pps <n_pipes_per_subport>
257    qsize <qsize_tc0> <qsize_tc1> <qsize_tc2>
258    <qsize_tc3> <qsize_tc4> <qsize_tc5> <qsize_tc6>
259    <qsize_tc7> <qsize_tc8> <qsize_tc9> <qsize_tc10>
260    <qsize_tc11> <qsize_tc12>
261
262  Add traffic manager pipe profile ::
263
264   tmgr pipe profile
265    <tb_rate> <tb_size>
266    <tc0_rate> <tc1_rate> <tc2_rate> <tc3_rate> <tc4_rate>
267    <tc5_rate> <tc6_rate> <tc7_rate> <tc8_rate>
268    <tc9_rate> <tc10_rate> <tc11_rate> <tc12_rate>
269    <tc_period>
270    <tc_ov_weight>
271    <wrr_weight0..3>
272
273  Create traffic manager port ::
274
275   tmgr <tmgr_name>
276    rate <rate>
277    spp <n_subports_per_port>
278    fo <frame_overhead>
279    mtu <mtu>
280    cpu <cpu_id>
281
282  Configure traffic manager subport ::
283
284   tmgr <tmgr_name>
285    subport <subport_id>
286    profile <subport_profile_id>
287
288  Configure traffic manager pipe ::
289
290   tmgr <tmgr_name>
291    subport <subport_id>
292    pipe from <pipe_id_first> to <pipe_id_last>
293    profile <pipe_profile_id>
294
295
296 Tap
297 ~~~
298
299  Create tap port ::
300
301   tap <name>
302
303
304 Kni
305 ~~~
306
307   Create kni port ::
308
309    kni <kni_name>
310     link <link_name>
311     mempool <mempool_name>
312     [thread <thread_id>]
313
314
315 Cryptodev
316 ~~~~~~~~~
317
318   Create cryptodev port ::
319
320    cryptodev <cryptodev_name>
321     dev <DPDK Cryptodev PMD name>
322     queue <n_queues> <queue_size>
323
324 Action profile
325 ~~~~~~~~~~~~~~
326
327  Create action profile for pipeline input port ::
328
329   port in action profile <profile_name>
330    [filter match | mismatch offset <key_offset> mask <key_mask> key <key_value> port <port_id>]
331    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> port <port_id0> ... <port_id15>]
332
333  Create action profile for the pipeline table ::
334
335   table action profile <profile_name>
336    ipv4 | ipv6
337    offset <ip_offset>
338    fwd
339    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> outoffset <out_offset>]
340    [meter srtcm | trtcm
341        tc <n_tc>
342        stats none | pkts | bytes | both]
343    [tm spp <n_subports_per_port> pps <n_pipes_per_subport>]
344    [encap ether | vlan | qinq | mpls | pppoe]
345    [nat src | dst
346        proto udp | tcp]
347    [ttl drop | fwd
348        stats none | pkts]
349    [stats pkts | bytes | both]
350    [sym_crypto cryptodev <cryptodev_name>
351        mempool_create <mempool_name> mempool_init <mempool_name>]
352    [time]
353
354
355 Pipeline
356 ~~~~~~~~
357
358 Create pipeline ::
359
360   pipeline <pipeline_name>
361    period <timer_period_ms>
362    offset_port_id <offset_port_id>
363    cpu <cpu_id>
364
365 Create pipeline input port ::
366
367   pipeline <pipeline_name> port in
368    bsz <burst_size>
369    link <link_name> rxq <queue_id>
370    | swq <swq_name>
371    | tmgr <tmgr_name>
372    | tap <tap_name> mempool <mempool_name> mtu <mtu>
373    | kni <kni_name>
374    | source mempool <mempool_name> file <file_name> bpp <n_bytes_per_pkt>
375    [action <port_in_action_profile_name>]
376    [disabled]
377
378 Create pipeline output port ::
379
380   pipeline <pipeline_name> port out
381    bsz <burst_size>
382    link <link_name> txq <txq_id>
383    | swq <swq_name>
384    | tmgr <tmgr_name>
385    | tap <tap_name>
386    | kni <kni_name>
387    | sink [file <file_name> pkts <max_n_pkts>]
388
389 Create pipeline table ::
390
391   pipeline <pipeline_name> table
392        match
393        acl
394            ipv4 | ipv6
395            offset <ip_header_offset>
396            size <n_rules>
397        | array
398            offset <key_offset>
399            size <n_keys>
400        | hash
401            ext | lru
402            key <key_size>
403            mask <key_mask>
404            offset <key_offset>
405            buckets <n_buckets>
406            size <n_keys>
407        | lpm
408            ipv4 | ipv6
409            offset <ip_header_offset>
410            size <n_rules>
411        | stub
412    [action <table_action_profile_name>]
413
414 Connect pipeline input port to table ::
415
416   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> table <table_id>
417
418 Display statistics for specific pipeline input port, output port
419 or table ::
420
421   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> stats read [clear]
422   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> stats read [clear]
423   pipeline <pipeline_name> table <table_id> stats read [clear]
424
425 Enable given input port for specific pipeline instance ::
426
427   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
428
429 Disable given input port for specific pipeline instance ::
430
431   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
432
433 Add default rule to table for specific pipeline instance ::
434
435   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
436      match
437         default
438      action
439         fwd
440            drop
441            | port <port_id>
442            | meta
443            | table <table_id>
444
445 Add rule to table for specific pipeline instance ::
446
447   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
448
449   match
450      acl
451         priority <priority>
452         ipv4 | ipv6 <sa> <sa_depth> <da> <da_depth>
453         <sp0> <sp1> <dp0> <dp1> <proto>
454      | array <pos>
455      | hash
456         raw <key>
457         | ipv4_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
458         | ipv6_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
459         | ipv4_addr <addr>
460         | ipv6_addr <addr>
461         | qinq <svlan> <cvlan>
462      | lpm
463         ipv4 | ipv6 <addr> <depth>
464
465   action
466      fwd
467         drop
468         | port <port_id>
469         | meta
470         | table <table_id>
471      [balance <out0> ... <out7>]
472      [meter
473         tc0 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
474         [tc1 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
475         tc2 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
476         tc3 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>]]
477      [tm subport <subport_id> pipe <pipe_id>]
478      [encap
479         ether <da> <sa>
480         | vlan <da> <sa> <pcp> <dei> <vid>
481         | qinq <da> <sa> <pcp> <dei> <vid> <pcp> <dei> <vid>
482         | mpls unicast | multicast
483            <da> <sa>
484            label0 <label> <tc> <ttl>
485            [label1 <label> <tc> <ttl>
486            [label2 <label> <tc> <ttl>
487            [label3 <label> <tc> <ttl>]]]
488         | pppoe <da> <sa> <session_id>]
489      [nat ipv4 | ipv6 <addr> <port>]
490      [ttl dec | keep]
491      [stats]
492      [time]
493      [sym_crypto
494         encrypt | decrypt
495         type
496         | cipher
497            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
498         | cipher_auth
499            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
500            auth_algo <algo> auth_key <key> digest_size <size>
501         | aead
502            aead_algo <algo> aead_key <key> aead_iv <iv> aead_aad <aad>
503            digest_size <size>
504         data_offset <data_offset>]
505
506   where:
507      <pa> ::= g | y | r | drop
508
509 Add bulk rules to table for specific pipeline instance ::
510
511   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add bulk <file_name> <n_rules>
512
513   Where:
514   - file_name = path to file
515   - File line format = match <match> action <action>
516
517 Delete table rule for specific pipeline instance ::
518
519   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
520      match <match>
521
522 Delete default table rule for specific pipeline instance ::
523
524   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
525      match
526         default
527
528 Add meter profile to the table for specific pipeline instance ::
529
530   pipeline <pipeline_name> table <table_id> meter profile <meter_profile_id>
531    add srtcm cir <cir> cbs <cbs> ebs <ebs>
532    | trtcm cir <cir> pir <pir> cbs <cbs> pbs <pbs>
533
534 Delete meter profile from the table for specific pipeline instance ::
535
536   pipeline <pipeline_name> table <table_id>
537    meter profile <meter_profile_id> delete
538
539
540 Update the dscp table for meter or traffic manager action for specific
541 pipeline instance ::
542
543    pipeline <pipeline_name> table <table_id> dscp <file_name>
544
545    Where:
546       - file_name = path to file
547       - exactly 64 lines
548       - File line format = <tc_id> <tc_queue_id> <color>, with <color> as: g | y | r
549
550
551 Pipeline enable/disable
552 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
553
554    Enable given pipeline instance for specific data plane thread ::
555
556     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> enable
557
558
559    Disable given pipeline instance for specific data plane thread ::
560
561     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> disable