examples/ipsec-secgw: support UDP encapsulation
[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    dpdk-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_dir>/examples/dpdk-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
257  Add traffic manager pipe profile ::
258
259   tmgr pipe profile
260    <tb_rate> <tb_size>
261    <tc0_rate> <tc1_rate> <tc2_rate> <tc3_rate> <tc4_rate>
262    <tc5_rate> <tc6_rate> <tc7_rate> <tc8_rate>
263    <tc9_rate> <tc10_rate> <tc11_rate> <tc12_rate>
264    <tc_period>
265    <tc_ov_weight>
266    <wrr_weight0..3>
267
268  Create traffic manager port ::
269
270   tmgr <tmgr_name>
271    rate <rate>
272    spp <n_subports_per_port>
273    pps <n_pipes_per_subport>
274    fo <frame_overhead>
275    mtu <mtu>
276    cpu <cpu_id>
277
278  Configure traffic manager subport ::
279
280   tmgr <tmgr_name>
281    subport <subport_id>
282    profile <subport_profile_id>
283
284  Configure traffic manager pipe ::
285
286   tmgr <tmgr_name>
287    subport <subport_id>
288    pipe from <pipe_id_first> to <pipe_id_last>
289    profile <pipe_profile_id>
290
291
292 Tap
293 ~~~
294
295  Create tap port ::
296
297   tap <name>
298
299
300 Kni
301 ~~~
302
303   Create kni port ::
304
305    kni <kni_name>
306     link <link_name>
307     mempool <mempool_name>
308     [thread <thread_id>]
309
310
311 Cryptodev
312 ~~~~~~~~~
313
314   Create cryptodev port ::
315
316    cryptodev <cryptodev_name>
317     dev <DPDK Cryptodev PMD name>
318     queue <n_queues> <queue_size>
319
320 Action profile
321 ~~~~~~~~~~~~~~
322
323  Create action profile for pipeline input port ::
324
325   port in action profile <profile_name>
326    [filter match | mismatch offset <key_offset> mask <key_mask> key <key_value> port <port_id>]
327    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> port <port_id0> ... <port_id15>]
328
329  Create action profile for the pipeline table ::
330
331   table action profile <profile_name>
332    ipv4 | ipv6
333    offset <ip_offset>
334    fwd
335    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> outoffset <out_offset>]
336    [meter srtcm | trtcm
337        tc <n_tc>
338        stats none | pkts | bytes | both]
339    [tm spp <n_subports_per_port> pps <n_pipes_per_subport>]
340    [encap ether | vlan | qinq | mpls | pppoe]
341    [nat src | dst
342        proto udp | tcp]
343    [ttl drop | fwd
344        stats none | pkts]
345    [stats pkts | bytes | both]
346    [sym_crypto cryptodev <cryptodev_name>
347        mempool_create <mempool_name> mempool_init <mempool_name>]
348    [time]
349
350
351 Pipeline
352 ~~~~~~~~
353
354 Create pipeline ::
355
356   pipeline <pipeline_name>
357    period <timer_period_ms>
358    offset_port_id <offset_port_id>
359    cpu <cpu_id>
360
361 Create pipeline input port ::
362
363   pipeline <pipeline_name> port in
364    bsz <burst_size>
365    link <link_name> rxq <queue_id>
366    | swq <swq_name>
367    | tmgr <tmgr_name>
368    | tap <tap_name> mempool <mempool_name> mtu <mtu>
369    | kni <kni_name>
370    | source mempool <mempool_name> file <file_name> bpp <n_bytes_per_pkt>
371    [action <port_in_action_profile_name>]
372    [disabled]
373
374 Create pipeline output port ::
375
376   pipeline <pipeline_name> port out
377    bsz <burst_size>
378    link <link_name> txq <txq_id>
379    | swq <swq_name>
380    | tmgr <tmgr_name>
381    | tap <tap_name>
382    | kni <kni_name>
383    | sink [file <file_name> pkts <max_n_pkts>]
384
385 Create pipeline table ::
386
387   pipeline <pipeline_name> table
388        match
389        acl
390            ipv4 | ipv6
391            offset <ip_header_offset>
392            size <n_rules>
393        | array
394            offset <key_offset>
395            size <n_keys>
396        | hash
397            ext | lru
398            key <key_size>
399            mask <key_mask>
400            offset <key_offset>
401            buckets <n_buckets>
402            size <n_keys>
403        | lpm
404            ipv4 | ipv6
405            offset <ip_header_offset>
406            size <n_rules>
407        | stub
408    [action <table_action_profile_name>]
409
410 Connect pipeline input port to table ::
411
412   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> table <table_id>
413
414 Display statistics for specific pipeline input port, output port
415 or table ::
416
417   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> stats read [clear]
418   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> stats read [clear]
419   pipeline <pipeline_name> table <table_id> stats read [clear]
420
421 Enable given input port for specific pipeline instance ::
422
423   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
424
425 Disable given input port for specific pipeline instance ::
426
427   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
428
429 Add default rule to table for specific pipeline instance ::
430
431   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
432      match
433         default
434      action
435         fwd
436            drop
437            | port <port_id>
438            | meta
439            | table <table_id>
440
441 Add rule to table for specific pipeline instance ::
442
443   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
444
445   match
446      acl
447         priority <priority>
448         ipv4 | ipv6 <sa> <sa_depth> <da> <da_depth>
449         <sp0> <sp1> <dp0> <dp1> <proto>
450      | array <pos>
451      | hash
452         raw <key>
453         | ipv4_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
454         | ipv6_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
455         | ipv4_addr <addr>
456         | ipv6_addr <addr>
457         | qinq <svlan> <cvlan>
458      | lpm
459         ipv4 | ipv6 <addr> <depth>
460
461   action
462      fwd
463         drop
464         | port <port_id>
465         | meta
466         | table <table_id>
467      [balance <out0> ... <out7>]
468      [meter
469         tc0 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
470         [tc1 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
471         tc2 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
472         tc3 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>]]
473      [tm subport <subport_id> pipe <pipe_id>]
474      [encap
475         ether <da> <sa>
476         | vlan <da> <sa> <pcp> <dei> <vid>
477         | qinq <da> <sa> <pcp> <dei> <vid> <pcp> <dei> <vid>
478         | mpls unicast | multicast
479            <da> <sa>
480            label0 <label> <tc> <ttl>
481            [label1 <label> <tc> <ttl>
482            [label2 <label> <tc> <ttl>
483            [label3 <label> <tc> <ttl>]]]
484         | pppoe <da> <sa> <session_id>]
485      [nat ipv4 | ipv6 <addr> <port>]
486      [ttl dec | keep]
487      [stats]
488      [time]
489      [sym_crypto
490         encrypt | decrypt
491         type
492         | cipher
493            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
494         | cipher_auth
495            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
496            auth_algo <algo> auth_key <key> digest_size <size>
497         | aead
498            aead_algo <algo> aead_key <key> aead_iv <iv> aead_aad <aad>
499            digest_size <size>
500         data_offset <data_offset>]
501
502   where:
503      <pa> ::= g | y | r | drop
504
505 Add bulk rules to table for specific pipeline instance ::
506
507   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add bulk <file_name> <n_rules>
508
509   Where:
510   - file_name = path to file
511   - File line format = match <match> action <action>
512
513 Delete table rule for specific pipeline instance ::
514
515   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
516      match <match>
517
518 Delete default table rule for specific pipeline instance ::
519
520   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
521      match
522         default
523
524 Add meter profile to the table for specific pipeline instance ::
525
526   pipeline <pipeline_name> table <table_id> meter profile <meter_profile_id>
527    add srtcm cir <cir> cbs <cbs> ebs <ebs>
528    | trtcm cir <cir> pir <pir> cbs <cbs> pbs <pbs>
529
530 Delete meter profile from the table for specific pipeline instance ::
531
532   pipeline <pipeline_name> table <table_id>
533    meter profile <meter_profile_id> delete
534
535
536 Update the dscp table for meter or traffic manager action for specific
537 pipeline instance ::
538
539    pipeline <pipeline_name> table <table_id> dscp <file_name>
540
541    Where:
542       - file_name = path to file
543       - exactly 64 lines
544       - File line format = <tc_id> <tc_queue_id> <color>, with <color> as: g | y | r
545
546
547 Pipeline enable/disable
548 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
549
550    Enable given pipeline instance for specific data plane thread ::
551
552     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> enable
553
554
555    Disable given pipeline instance for specific data plane thread ::
556
557     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> disable