examples/server_node_efd/node/node.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2016-2017 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <stdint.h>
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <inttypes.h>
  37 #include <stdarg.h>
  38 #include <errno.h>
  39 #include <sys/queue.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <getopt.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include <rte_common.h>
  45 #include <rte_malloc.h>
  46 #include <rte_memory.h>
  47 #include <rte_memzone.h>
  48 #include <rte_eal.h>
  49 #include <rte_atomic.h>
  50 #include <rte_branch_prediction.h>
  51 #include <rte_log.h>
  52 #include <rte_per_lcore.h>
  53 #include <rte_launch.h>
  54 #include <rte_lcore.h>
  55 #include <rte_ring.h>
  56 #include <rte_debug.h>
  57 #include <rte_mempool.h>
  58 #include <rte_mbuf.h>
  59 #include <rte_interrupts.h>
  60 #include <rte_pci.h>
  61 #include <rte_ether.h>
  62 #include <rte_ethdev.h>
  63 #include <rte_string_fns.h>
  64 #include <rte_ip.h>
  65
  66 #include "common.h"
  67
  68 /* Number of packets to attempt to read from queue */
  69 #define PKT_READ_SIZE  ((uint16_t)32)
  70
  71 /*
  72  * Our node id number - tells us which rx queue to read, and NIC TX
  73  * queue to write to.
  74  */
  75 static uint8_t node_id;
  76
  77 #define MBQ_CAPACITY 32
  78
  79 /* maps input ports to output ports for packets */
  80 static uint16_t output_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
  81
  82 /* buffers up a set of packet that are ready to send */
  83 struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
  84
  85 /* shared data from server. We update statistics here */
  86 static struct tx_stats *tx_stats;
  87
  88 static struct filter_stats *filter_stats;
  89
  90 /*
  91  * print a usage message
  92  */
  93 static void
  94 usage(const char *progname)
  95 {
  96         printf("Usage: %s [EAL args] -- -n <node_id>\n\n", progname);
  97 }
  98
  99 /*
 100  * Convert the node id number from a string to an int.
 101  */
 102 static int
 103 parse_node_num(const char *node)
 104 {
 105         char *end = NULL;
 106         unsigned long temp;
 107
 108         if (node == NULL || *node == '\0')
 109                 return -1;
 110
 111         temp = strtoul(node, &end, 10);
 112         if (end == NULL || *end != '\0')
 113                 return -1;
 114
 115         node_id = (uint8_t)temp;
 116         return 0;
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Parse the application arguments to the node app.
 121  */
 122 static int
 123 parse_app_args(int argc, char *argv[])
 124 {
 125         int option_index, opt;
 126         char **argvopt = argv;
 127         const char *progname = NULL;
 128         static struct option lgopts[] = { /* no long options */
 129                 {NULL, 0, 0, 0 }
 130         };
 131         progname = argv[0];
 132
 133         while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "n:", lgopts,
 134                 &option_index)) != EOF) {
 135                 switch (opt) {
 136                 case 'n':
 137                         if (parse_node_num(optarg) != 0) {
 138                                 usage(progname);
 139                                 return -1;
 140                         }
 141                         break;
 142                 default:
 143                         usage(progname);
 144                         return -1;
 145                 }
 146         }
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Tx buffer error callback
 152  */
 153 static void
 154 flush_tx_error_callback(struct rte_mbuf **unsent, uint16_t count,
 155                 void *userdata) {
 156         int i;
 157         uint16_t port_id = (uintptr_t)userdata;
 158
 159         tx_stats->tx_drop[port_id] += count;
 160
 161         /* free the mbufs which failed from transmit */
 162         for (i = 0; i < count; i++)
 163                 rte_pktmbuf_free(unsent[i]);
 164
 165 }
 166
 167 static void
 168 configure_tx_buffer(uint16_t port_id, uint16_t size)
 169 {
 170         int ret;
 171
 172         /* Initialize TX buffers */
 173         tx_buffer[port_id] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer",
 174                         RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(size), 0,
 175                         rte_eth_dev_socket_id(port_id));
 176         if (tx_buffer[port_id] == NULL)
 177                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 178                         "Cannot allocate buffer for tx on port %u\n", port_id);
 179
 180         rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[port_id], size);
 181
 182         ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[port_id],
 183                         flush_tx_error_callback, (void *)(intptr_t)port_id);
 184         if (ret < 0)
 185                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 186                         "Cannot set error callback for tx buffer on port %u\n",
 187                         port_id);
 188 }
 189
 190 /*
 191  * set up output ports so that all traffic on port gets sent out
 192  * its paired port. Index using actual port numbers since that is
 193  * what comes in the mbuf structure.
 194  */
 195 static void
 196 configure_output_ports(const struct shared_info *info)
 197 {
 198         int i;
 199
 200         if (info->num_ports > RTE_MAX_ETHPORTS)
 201                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Too many ethernet ports. "
 202                                 "RTE_MAX_ETHPORTS = %u\n",
 203                                 (unsigned int)RTE_MAX_ETHPORTS);
 204         for (i = 0; i < info->num_ports - 1; i += 2) {
 205                 uint8_t p1 = info->id[i];
 206                 uint8_t p2 = info->id[i+1];
 207
 208                 output_ports[p1] = p2;
 209                 output_ports[p2] = p1;
 210
 211                 configure_tx_buffer(p1, MBQ_CAPACITY);
 212                 configure_tx_buffer(p2, MBQ_CAPACITY);
 213
 214         }
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Create the hash table that will contain the flows that
 219  * the node will handle, which will be used to decide if packet
 220  * is transmitted or dropped.
 221  */
 222 static struct rte_hash *
 223 create_hash_table(const struct shared_info *info)
 224 {
 225         uint32_t num_flows_node = info->num_flows / info->num_nodes;
 226         char name[RTE_HASH_NAMESIZE];
 227         struct rte_hash *h;
 228
 229         /* create table */
 230         struct rte_hash_parameters hash_params = {
 231                 .entries = num_flows_node * 2, /* table load = 50% */
 232                 .key_len = sizeof(uint32_t), /* Store IPv4 dest IP address */
 233                 .socket_id = rte_socket_id(),
 234                 .hash_func_init_val = 0,
 235         };
 236
 237         snprintf(name, sizeof(name), "hash_table_%d", node_id);
 238         hash_params.name = name;
 239         h = rte_hash_create(&hash_params);
 240
 241         if (h == NULL)
 242                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 243                                 "Problem creating the hash table for node %d\n",
 244                                 node_id);
 245         return h;
 246 }
 247
 248 static void
 249 populate_hash_table(const struct rte_hash *h, const struct shared_info *info)
 250 {
 251         unsigned int i;
 252         int32_t ret;
 253         uint32_t ip_dst;
 254         uint32_t num_flows_node = 0;
 255         uint64_t target_node;
 256
 257         /* Add flows in table */
 258         for (i = 0; i < info->num_flows; i++) {
 259                 target_node = i % info->num_nodes;
 260                 if (target_node != node_id)
 261                         continue;
 262
 263                 ip_dst = rte_cpu_to_be_32(i);
 264
 265                 ret = rte_hash_add_key(h, (void *) &ip_dst);
 266                 if (ret < 0)
 267                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Unable to add entry %u "
 268                                         "in hash table\n", i);
 269                 else
 270                         num_flows_node++;
 271
 272         }
 273
 274         printf("Hash table: Adding 0x%x keys\n", num_flows_node);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * This function performs routing of packets
 279  * Just sends each input packet out an output port based solely on the input
 280  * port it arrived on.
 281  */
 282 static inline void
 283 transmit_packet(struct rte_mbuf *buf)
 284 {
 285         int sent;
 286         const uint16_t in_port = buf->port;
 287         const uint16_t out_port = output_ports[in_port];
 288         struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer = tx_buffer[out_port];
 289
 290         sent = rte_eth_tx_buffer(out_port, node_id, buffer, buf);
 291         if (sent)
 292                 tx_stats->tx[out_port] += sent;
 293
 294 }
 295
 296 static inline void
 297 handle_packets(struct rte_hash *h, struct rte_mbuf **bufs, uint16_t num_packets)
 298 {
 299         struct ipv4_hdr *ipv4_hdr;
 300         uint32_t ipv4_dst_ip[PKT_READ_SIZE];
 301         const void *key_ptrs[PKT_READ_SIZE];
 302         unsigned int i;
 303         int32_t positions[PKT_READ_SIZE] = {0};
 304
 305         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 306                 /* Handle IPv4 header.*/
 307                 ipv4_hdr = rte_pktmbuf_mtod_offset(bufs[i], struct ipv4_hdr *,
 308                                 sizeof(struct ether_hdr));
 309                 ipv4_dst_ip[i] = ipv4_hdr->dst_addr;
 310                 key_ptrs[i] = &ipv4_dst_ip[i];
 311         }
 312         /* Check if packets belongs to any flows handled by this node */
 313         rte_hash_lookup_bulk(h, key_ptrs, num_packets, positions);
 314
 315         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 316                 if (likely(positions[i] >= 0)) {
 317                         filter_stats->passed++;
 318                         transmit_packet(bufs[i]);
 319                 } else {
 320                         filter_stats->drop++;
 321                         /* Drop packet, as flow is not handled by this node */
 322                         rte_pktmbuf_free(bufs[i]);
 323                 }
 324         }
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Application main function - loops through
 329  * receiving and processing packets. Never returns
 330  */
 331 int
 332 main(int argc, char *argv[])
 333 {
 334         const struct rte_memzone *mz;
 335         struct rte_ring *rx_ring;
 336         struct rte_hash *h;
 337         struct rte_mempool *mp;
 338         struct shared_info *info;
 339         int need_flush = 0; /* indicates whether we have unsent packets */
 340         int retval;
 341         void *pkts[PKT_READ_SIZE];
 342         uint16_t sent;
 343
 344         retval = rte_eal_init(argc, argv);
 345         if (retval  < 0)
 346                 return -1;
 347         argc -= retval;
 348         argv += retval;
 349
 350         if (parse_app_args(argc, argv) < 0)
 351                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid command-line arguments\n");
 352
 353         if (rte_eth_dev_count() == 0)
 354                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye\n");
 355
 356         rx_ring = rte_ring_lookup(get_rx_queue_name(node_id));
 357         if (rx_ring == NULL)
 358                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get RX ring - "
 359                                 "is server process running?\n");
 360
 361         mp = rte_mempool_lookup(PKTMBUF_POOL_NAME);
 362         if (mp == NULL)
 363                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get mempool for mbufs\n");
 364
 365         mz = rte_memzone_lookup(MZ_SHARED_INFO);
 366         if (mz == NULL)
 367                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get port info structure\n");
 368         info = mz->addr;
 369         tx_stats = &(info->tx_stats[node_id]);
 370         filter_stats = &(info->filter_stats[node_id]);
 371
 372         configure_output_ports(info);
 373
 374         h = create_hash_table(info);
 375
 376         populate_hash_table(h, info);
 377
 378         RTE_LOG(INFO, APP, "Finished Process Init.\n");
 379
 380         printf("\nNode process %d handling packets\n", node_id);
 381         printf("[Press Ctrl-C to quit ...]\n");
 382
 383         for (;;) {
 384                 uint16_t  rx_pkts = PKT_READ_SIZE;
 385                 uint16_t port;
 386
 387                 /*
 388                  * Try dequeuing max possible packets first, if that fails,
 389                  * get the most we can. Loop body should only execute once,
 390                  * maximum
 391                  */
 392                 while (rx_pkts > 0 &&
 393                                 unlikely(rte_ring_dequeue_bulk(rx_ring, pkts,
 394                                         rx_pkts, NULL) == 0))
 395                         rx_pkts = (uint16_t)RTE_MIN(rte_ring_count(rx_ring),
 396                                         PKT_READ_SIZE);
 397
 398                 if (unlikely(rx_pkts == 0)) {
 399                         if (need_flush)
 400                                 for (port = 0; port < info->num_ports; port++) {
 401                                         sent = rte_eth_tx_buffer_flush(
 402                                                         info->id[port],
 403                                                         node_id,
 404                                                         tx_buffer[port]);
 405                                         if (unlikely(sent))
 406                                                 tx_stats->tx[port] += sent;
 407                                 }
 408                         need_flush = 0;
 409                         continue;
 410                 }
 411
 412                 handle_packets(h, (struct rte_mbuf **)pkts, rx_pkts);
 413
 414                 need_flush = 1;
 415         }
 416 }