fix ethdev port id validation
[dpdk.git] / doc / guides / sample_app_ug / link_status_intr.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3
4 Link Status Interrupt Sample Application
5 ========================================
6
7 The Link Status Interrupt sample application is a simple example of packet processing using
8 the Data Plane Development Kit (DPDK) that
9 demonstrates how network link status changes for a network port can be captured and
10 used by a DPDK application.
11
12 Overview
13 --------
14
15 The Link Status Interrupt sample application registers a user space callback for the link status interrupt of each port
16 and performs L2 forwarding for each packet that is received on an RX_PORT.
17 The following operations are performed:
18
19 *   RX_PORT and TX_PORT are paired with available ports one-by-one according to the core mask
20
21 *   The source MAC address is replaced by the TX_PORT MAC address
22
23 *   The destination MAC address is replaced by 02:00:00:00:00:TX_PORT_ID
24
25 This application can be used to demonstrate the usage of link status interrupt and its user space callbacks
26 and the behavior of L2 forwarding each time the link status changes.
27
28 Compiling the Application
29 -------------------------
30
31 To compile the sample application see :doc:`compiling`.
32
33 The application is located in the ``link_status_interrupt`` sub-directory.
34
35 Running the Application
36 -----------------------
37
38 The application requires a number of command line options:
39
40 .. code-block:: console
41
42     ./build/link_status_interrupt [EAL options] -- -p PORTMASK [-q NQ][-T PERIOD]
43
44 where,
45
46 *   -p PORTMASK: A hexadecimal bitmask of the ports to configure
47
48 *   -q NQ: A number of queues (=ports) per lcore (default is 1)
49
50 *   -T PERIOD: statistics will be refreshed each PERIOD seconds (0 to disable, 10 default)
51
52 To run the application in a linuxapp environment with 4 lcores, 4 memory channels, 16 ports and 8 RX queues per lcore,
53 issue the command:
54
55 .. code-block:: console
56
57     $ ./build/link_status_interrupt -l 0-3 -n 4-- -q 8 -p ffff
58
59 Refer to the *DPDK Getting Started Guide* for general information on running applications
60 and the Environment Abstraction Layer (EAL) options.
61
62 Explanation
63 -----------
64
65 The following sections provide some explanation of the code.
66
67 Command Line Arguments
68 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
69
70 The Link Status Interrupt sample application takes specific parameters,
71 in addition to Environment Abstraction Layer (EAL) arguments (see Section `Running the Application`_).
72
73 Command line parsing is done in the same way as it is done in the L2 Forwarding Sample Application.
74 See :ref:`l2_fwd_app_cmd_arguments` for more information.
75
76 Mbuf Pool Initialization
77 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
78
79 Mbuf pool initialization is done in the same way as it is done in the L2 Forwarding Sample Application.
80 See :ref:`l2_fwd_app_mbuf_init` for more information.
81
82 Driver Initialization
83 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
84
85 The main part of the code in the main() function relates to the initialization of the driver.
86 To fully understand this code, it is recommended to study the chapters that related to the Poll Mode Driver in the
87 *DPDK Programmer's Guide and the DPDK API Reference*.
88
89 .. code-block:: c
90
91     if (rte_pci_probe() < 0)
92         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot probe PCI\n");
93
94     /*
95      * Each logical core is assigned a dedicated TX queue on each port.
96      */
97
98     RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) {
99         /* skip ports that are not enabled */
100
101         if ((lsi_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
102             continue;
103
104         /* save the destination port id */
105
106         if (nb_ports_in_mask % 2) {
107             lsi_dst_ports[portid] = portid_last;
108             lsi_dst_ports[portid_last] = portid;
109         }
110         else
111             portid_last = portid;
112
113         nb_ports_in_mask++;
114
115         rte_eth_dev_info_get((uint8_t) portid, &dev_info);
116     }
117
118 Observe that:
119
120 *   rte_pci_probe()  parses the devices on the PCI bus and initializes recognized devices.
121
122 The next step is to configure the RX and TX queues.
123 For each port, there is only one RX queue (only one lcore is able to poll a given port).
124 The number of TX queues depends on the number of available lcores.
125 The rte_eth_dev_configure() function is used to configure the number of queues for a port:
126
127 .. code-block:: c
128
129     ret = rte_eth_dev_configure((uint8_t) portid, 1, 1, &port_conf);
130     if (ret < 0)
131         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot configure device: err=%d, port=%u\n", ret, portid);
132
133 The global configuration is stored in a static structure:
134
135 .. code-block:: c
136
137     static const struct rte_eth_conf port_conf = {
138         .rxmode = {
139             .split_hdr_size = 0,
140             .header_split = 0,   /**< Header Split disabled */
141             .hw_ip_checksum = 0, /**< IP checksum offload disabled */
142             .hw_vlan_filter = 0, /**< VLAN filtering disabled */
143             .hw_strip_crc= 0,    /**< CRC stripped by hardware */
144         },
145         .txmode = {},
146         .intr_conf = {
147             .lsc = 1, /**< link status interrupt feature enabled */
148         },
149     };
150
151 Configuring lsc to 0 (the default) disables the generation of any link status change interrupts in kernel space
152 and no user space interrupt event is received.
153 The public interface rte_eth_link_get() accesses the NIC registers directly to update the link status.
154 Configuring lsc to non-zero enables the generation of link status change interrupts in kernel space
155 when a link status change is present and calls the user space callbacks registered by the application.
156 The public interface rte_eth_link_get() just reads the link status in a global structure
157 that would be updated in the interrupt host thread only.
158
159 Interrupt Callback Registration
160 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
161
162 The application can register one or more callbacks to a specific port and interrupt event.
163 An example callback function that has been written as indicated below.
164
165 .. code-block:: c
166
167     static void
168     lsi_event_callback(uint16_t port_id, enum rte_eth_event_type type, void *param)
169     {
170         struct rte_eth_link link;
171
172         RTE_SET_USED(param);
173
174         printf("\n\nIn registered callback...\n");
175
176         printf("Event type: %s\n", type == RTE_ETH_EVENT_INTR_LSC ? "LSC interrupt" : "unknown event");
177
178         rte_eth_link_get_nowait(port_id, &link);
179
180         if (link.link_status) {
181             printf("Port %d Link Up - speed %u Mbps - %s\n\n", port_id, (unsigned)link.link_speed,
182                   (link.link_duplex == ETH_LINK_FULL_DUPLEX) ? ("full-duplex") : ("half-duplex"));
183         } else
184             printf("Port %d Link Down\n\n", port_id);
185     }
186
187 This function is called when a link status interrupt is present for the right port.
188 The port_id indicates which port the interrupt applies to.
189 The type parameter identifies the interrupt event type,
190 which currently can be RTE_ETH_EVENT_INTR_LSC only, but other types can be added in the future.
191 The param parameter is the address of the parameter for the callback.
192 This function should be implemented with care since it will be called in the interrupt host thread,
193 which is different from the main thread of its caller.
194
195 The application registers the lsi_event_callback and a NULL parameter to the link status interrupt event on each port:
196
197 .. code-block:: c
198
199     rte_eth_dev_callback_register((uint8_t)portid, RTE_ETH_EVENT_INTR_LSC, lsi_event_callback, NULL);
200
201 This registration can be done only after calling the rte_eth_dev_configure() function and before calling any other function.
202 If lsc is initialized with 0, the callback is never called since no interrupt event would ever be present.
203
204 RX Queue Initialization
205 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
206
207 The application uses one lcore to poll one or several ports, depending on the -q option,
208 which specifies the number of queues per lcore.
209
210 For example, if the user specifies -q 4, the application is able to poll four ports with one lcore.
211 If there are 16 ports on the target (and if the portmask argument is -p ffff),
212 the application will need four lcores to poll all the ports.
213
214 .. code-block:: c
215
216     ret = rte_eth_rx_queue_setup((uint8_t) portid, 0, nb_rxd, SOCKET0, &rx_conf, lsi_pktmbuf_pool);
217     if (ret < 0)
218         rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_rx_queue_setup: err=%d, port=%u\n", ret, portid);
219
220 The list of queues that must be polled for a given lcore is stored in a private structure called struct lcore_queue_conf.
221
222 .. code-block:: c
223
224     struct lcore_queue_conf {
225         unsigned n_rx_port;
226         unsigned rx_port_list[MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE]; unsigned tx_queue_id;
227         struct mbuf_table tx_mbufs[LSI_MAX_PORTS];
228     } rte_cache_aligned;
229
230     struct lcore_queue_conf lcore_queue_conf[RTE_MAX_LCORE];
231
232 The n_rx_port and rx_port_list[] fields are used in the main packet processing loop
233 (see `Receive, Process and Transmit Packets`_).
234
235 The global configuration for the RX queues is stored in a static structure:
236
237 .. code-block:: c
238
239     static const struct rte_eth_rxconf rx_conf = {
240         .rx_thresh = {
241             .pthresh = RX_PTHRESH,
242             .hthresh = RX_HTHRESH,
243             .wthresh = RX_WTHRESH,
244         },
245     };
246
247 TX Queue Initialization
248 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
249
250 Each lcore should be able to transmit on any port.
251 For every port, a single TX queue is initialized.
252
253 .. code-block:: c
254
255     /* init one TX queue logical core on each port */
256
257     fflush(stdout);
258
259     ret = rte_eth_tx_queue_setup(portid, 0, nb_txd, rte_eth_dev_socket_id(portid), &tx_conf);
260     if (ret < 0)
261         rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_tx_queue_setup: err=%d,port=%u\n", ret, (unsigned) portid);
262
263 The global configuration for TX queues is stored in a static structure:
264
265 .. code-block:: c
266
267     static const struct rte_eth_txconf tx_conf = {
268         .tx_thresh = {
269             .pthresh = TX_PTHRESH,
270             .hthresh = TX_HTHRESH,
271             .wthresh = TX_WTHRESH,
272         },
273         .tx_free_thresh = RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT + 1, /* disable feature */
274     };
275
276 Receive, Process and Transmit Packets
277 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
278
279 In the lsi_main_loop() function, the main task is to read ingress packets from the RX queues.
280 This is done using the following code:
281
282 .. code-block:: c
283
284     /*
285      *   Read packet from RX queues
286      */
287
288     for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
289         portid = qconf->rx_port_list[i];
290         nb_rx = rte_eth_rx_burst((uint8_t) portid, 0, pkts_burst, MAX_PKT_BURST);
291         port_statistics[portid].rx += nb_rx;
292
293         for (j = 0; j < nb_rx; j++) {
294             m = pkts_burst[j];
295             rte_prefetch0(rte_pktmbuf_mtod(m, void *));
296             lsi_simple_forward(m, portid);
297         }
298     }
299
300 Packets are read in a burst of size MAX_PKT_BURST.
301 The rte_eth_rx_burst() function writes the mbuf pointers in a local table and returns the number of available mbufs in the table.
302
303 Then, each mbuf in the table is processed by the lsi_simple_forward() function.
304 The processing is very simple: processes the TX port from the RX port and then replaces the source and destination MAC addresses.
305
306 .. note::
307
308     In the following code, the two lines for calculating the output port require some explanation.
309     If portId is even, the first line does nothing (as portid & 1 will be 0), and the second line adds 1.
310     If portId is odd, the first line subtracts one and the second line does nothing.
311     Therefore, 0 goes to 1, and 1 to 0, 2 goes to 3 and 3 to 2, and so on.
312
313 .. code-block:: c
314
315     static void
316     lsi_simple_forward(struct rte_mbuf *m, unsigned portid)
317     {
318         struct ether_hdr *eth;
319         void *tmp;
320         unsigned dst_port = lsi_dst_ports[portid];
321
322         eth = rte_pktmbuf_mtod(m, struct ether_hdr *);
323
324         /* 02:00:00:00:00:xx */
325
326         tmp = &eth->d_addr.addr_bytes[0];
327
328         *((uint64_t *)tmp) = 0x000000000002 + (dst_port << 40);
329
330         /* src addr */
331         ether_addr_copy(&lsi_ports_eth_addr[dst_port], &eth->s_addr);
332
333         lsi_send_packet(m, dst_port);
334     }
335
336 Then, the packet is sent using the lsi_send_packet(m, dst_port) function.
337 For this test application, the processing is exactly the same for all packets arriving on the same RX port.
338 Therefore, it would have been possible to call the lsi_send_burst() function directly from the main loop
339 to send all the received packets on the same TX port using
340 the burst-oriented send function, which is more efficient.
341
342 However, in real-life applications (such as, L3 routing),
343 packet N is not necessarily forwarded on the same port as packet N-1.
344 The application is implemented to illustrate that so the same approach can be reused in a more complex application.
345
346 The lsi_send_packet() function stores the packet in a per-lcore and per-txport table.
347 If the table is full, the whole packets table is transmitted using the lsi_send_burst() function:
348
349 .. code-block:: c
350
351     /* Send the packet on an output interface */
352
353     static int
354     lsi_send_packet(struct rte_mbuf *m, uint16_t port)
355     {
356         unsigned lcore_id, len;
357         struct lcore_queue_conf *qconf;
358
359         lcore_id = rte_lcore_id();
360         qconf = &lcore_queue_conf[lcore_id];
361         len = qconf->tx_mbufs[port].len;
362         qconf->tx_mbufs[port].m_table[len] = m;
363         len++;
364
365         /* enough pkts to be sent */
366
367         if (unlikely(len == MAX_PKT_BURST)) {
368             lsi_send_burst(qconf, MAX_PKT_BURST, port);
369             len = 0;
370         }
371         qconf->tx_mbufs[port].len = len;
372
373         return 0;
374     }
375
376 To ensure that no packets remain in the tables, each lcore does a draining of the TX queue in its main loop.
377 This technique introduces some latency when there are not many packets to send.
378 However, it improves performance:
379
380 .. code-block:: c
381
382     cur_tsc = rte_rdtsc();
383
384     /*
385      *    TX burst queue drain
386      */
387
388     diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
389
390     if (unlikely(diff_tsc > drain_tsc)) {
391         /* this could be optimized (use queueid instead of * portid), but it is not called so often */
392
393         for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++) {
394             if (qconf->tx_mbufs[portid].len == 0)
395                 continue;
396
397             lsi_send_burst(&lcore_queue_conf[lcore_id],
398             qconf->tx_mbufs[portid].len, (uint8_t) portid);
399             qconf->tx_mbufs[portid].len = 0;
400         }
401
402         /* if timer is enabled */
403
404         if (timer_period > 0) {
405             /* advance the timer */
406
407             timer_tsc += diff_tsc;
408
409             /* if timer has reached its timeout */
410
411             if (unlikely(timer_tsc >= (uint64_t) timer_period)) {
412                 /* do this only on master core */
413
414                 if (lcore_id == rte_get_master_lcore()) {
415                     print_stats();
416
417                     /* reset the timer */
418                     timer_tsc = 0;
419                 }
420             }
421         }
422         prev_tsc = cur_tsc;
423    }