examples/multi_process/symmetric_mp/main.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 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 /*
  35  * Sample application demostrating how to do packet I/O in a multi-process
  36  * environment. The same code can be run as a primary process and as a
  37  * secondary process, just with a different proc-id parameter in each case
  38  * (apart from the EAL flag to indicate a secondary process).
  39  *
  40  * Each process will read from the same ports, given by the port-mask
  41  * parameter, which should be the same in each case, just using a different
  42  * queue per port as determined by the proc-id parameter.
  43  */
  44
  45 #include <stdio.h>
  46 #include <string.h>
  47 #include <stdint.h>
  48 #include <stdlib.h>
  49 #include <stdarg.h>
  50 #include <errno.h>
  51 #include <sys/queue.h>
  52 #include <getopt.h>
  53 #include <signal.h>
  54 #include <inttypes.h>
  55
  56 #include <rte_common.h>
  57 #include <rte_log.h>
  58 #include <rte_memory.h>
  59 #include <rte_memzone.h>
  60 #include <rte_launch.h>
  61 #include <rte_eal.h>
  62 #include <rte_per_lcore.h>
  63 #include <rte_lcore.h>
  64 #include <rte_debug.h>
  65 #include <rte_atomic.h>
  66 #include <rte_branch_prediction.h>
  67 #include <rte_ring.h>
  68 #include <rte_debug.h>
  69 #include <rte_interrupts.h>
  70 #include <rte_pci.h>
  71 #include <rte_ether.h>
  72 #include <rte_ethdev.h>
  73 #include <rte_mempool.h>
  74 #include <rte_memcpy.h>
  75 #include <rte_mbuf.h>
  76 #include <rte_string_fns.h>
  77 #include <rte_cycles.h>
  78
  79 #define RTE_LOGTYPE_APP RTE_LOGTYPE_USER1
  80
  81 #define MBUF_SIZE (2048 + sizeof(struct rte_mbuf) + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
  82 #define NB_MBUFS 64*1024 /* use 64k mbufs */
  83 #define MBUF_CACHE_SIZE 256
  84 #define PKT_BURST 32
  85 #define RX_RING_SIZE 128
  86 #define TX_RING_SIZE 512
  87
  88 #define PARAM_PROC_ID "proc-id"
  89 #define PARAM_NUM_PROCS "num-procs"
  90
  91 /* for each lcore, record the elements of the ports array to use */
  92 struct lcore_ports{
  93         unsigned start_port;
  94         unsigned num_ports;
  95 };
  96
  97 /* structure to record the rx and tx packets. Put two per cache line as ports
  98  * used in pairs */
  99 struct port_stats{
 100         unsigned rx;
 101         unsigned tx;
 102         unsigned drop;
 103 } __attribute__((aligned(RTE_CACHE_LINE_SIZE / 2)));
 104
 105 static int proc_id = -1;
 106 static unsigned num_procs = 0;
 107
 108 static uint8_t ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
 109 static unsigned num_ports = 0;
 110
 111 static struct lcore_ports lcore_ports[RTE_MAX_LCORE];
 112 static struct port_stats pstats[RTE_MAX_ETHPORTS];
 113
 114 /* prints the usage statement and quits with an error message */
 115 static void
 116 smp_usage(const char *prgname, const char *errmsg)
 117 {
 118         printf("\nError: %s\n",errmsg);
 119         printf("\n%s [EAL options] -- -p <port mask> "
 120                         "--"PARAM_NUM_PROCS" <n>"
 121                         " --"PARAM_PROC_ID" <id>\n"
 122                         "-p         : a hex bitmask indicating what ports are to be used\n"
 123                         "--num-procs: the number of processes which will be used\n"
 124                         "--proc-id  : the id of the current process (id < num-procs)\n"
 125                         "\n",
 126                         prgname);
 127         exit(1);
 128 }
 129
 130
 131 /* signal handler configured for SIGTERM and SIGINT to print stats on exit */
 132 static void
 133 print_stats(int signum)
 134 {
 135         unsigned i;
 136         printf("\nExiting on signal %d\n\n", signum);
 137         for (i = 0; i < num_ports; i++){
 138                 const uint8_t p_num = ports[i];
 139                 printf("Port %u: RX - %u, TX - %u, Drop - %u\n", (unsigned)p_num,
 140                                 pstats[p_num].rx, pstats[p_num].tx, pstats[p_num].drop);
 141         }
 142         exit(0);
 143 }
 144
 145 /* Parse the argument given in the command line of the application */
 146 static int
 147 smp_parse_args(int argc, char **argv)
 148 {
 149         int opt, ret;
 150         char **argvopt;
 151         int option_index;
 152         unsigned i, port_mask = 0;
 153         char *prgname = argv[0];
 154         static struct option lgopts[] = {
 155                         {PARAM_NUM_PROCS, 1, 0, 0},
 156                         {PARAM_PROC_ID, 1, 0, 0},
 157                         {NULL, 0, 0, 0}
 158         };
 159
 160         argvopt = argv;
 161
 162         while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "p:", \
 163                         lgopts, &option_index)) != EOF) {
 164
 165                 switch (opt) {
 166                 case 'p':
 167                         port_mask = strtoull(optarg, NULL, 16);
 168                         break;
 169                         /* long options */
 170                 case 0:
 171                         if (strncmp(lgopts[option_index].name, PARAM_NUM_PROCS, 8) == 0)
 172                                 num_procs = atoi(optarg);
 173                         else if (strncmp(lgopts[option_index].name, PARAM_PROC_ID, 7) == 0)
 174                                 proc_id = atoi(optarg);
 175                         break;
 176
 177                 default:
 178                         smp_usage(prgname, "Cannot parse all command-line arguments\n");
 179                 }
 180         }
 181
 182         if (optind >= 0)
 183                 argv[optind-1] = prgname;
 184
 185         if (proc_id < 0)
 186                 smp_usage(prgname, "Invalid or missing proc-id parameter\n");
 187         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY && num_procs == 0)
 188                 smp_usage(prgname, "Invalid or missing num-procs parameter\n");
 189         if (port_mask == 0)
 190                 smp_usage(prgname, "Invalid or missing port mask\n");
 191
 192         /* get the port numbers from the port mask */
 193         for(i = 0; i < rte_eth_dev_count(); i++)
 194                 if(port_mask & (1 << i))
 195                         ports[num_ports++] = (uint8_t)i;
 196
 197         ret = optind-1;
 198         optind = 0; /* reset getopt lib */
 199
 200         return (ret);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Initialises a given port using global settings and with the rx buffers
 205  * coming from the mbuf_pool passed as parameter
 206  */
 207 static inline int
 208 smp_port_init(uint8_t port, struct rte_mempool *mbuf_pool, uint16_t num_queues)
 209 {
 210         struct rte_eth_conf port_conf = {
 211                         .rxmode = {
 212                                 .mq_mode        = ETH_MQ_RX_RSS,
 213                                 .split_hdr_size = 0,
 214                                 .header_split   = 0, /**< Header Split disabled */
 215                                 .hw_ip_checksum = 1, /**< IP checksum offload enabled */
 216                                 .hw_vlan_filter = 0, /**< VLAN filtering disabled */
 217                                 .jumbo_frame    = 0, /**< Jumbo Frame Support disabled */
 218                                 .hw_strip_crc   = 0, /**< CRC stripped by hardware */
 219                         },
 220                         .rx_adv_conf = {
 221                                 .rss_conf = {
 222                                         .rss_key = NULL,
 223                                         .rss_hf = ETH_RSS_IP,
 224                                 },
 225                         },
 226                         .txmode = {
 227                                 .mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE,
 228                         }
 229         };
 230         const uint16_t rx_rings = num_queues, tx_rings = num_queues;
 231         struct rte_eth_dev_info info;
 232         int retval;
 233         uint16_t q;
 234
 235         if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_SECONDARY)
 236                 return 0;
 237
 238         if (port >= rte_eth_dev_count())
 239                 return -1;
 240
 241         printf("# Initialising port %u... ", (unsigned)port);
 242         fflush(stdout);
 243
 244         rte_eth_dev_info_get(port, &info);
 245         info.default_rxconf.rx_drop_en = 1;
 246
 247         retval = rte_eth_dev_configure(port, rx_rings, tx_rings, &port_conf);
 248         if (retval < 0)
 249                 return retval;
 250
 251         for (q = 0; q < rx_rings; q ++) {
 252                 retval = rte_eth_rx_queue_setup(port, q, RX_RING_SIZE,
 253                                 rte_eth_dev_socket_id(port),
 254                                 &info.default_rxconf,
 255                                 mbuf_pool);
 256                 if (retval < 0)
 257                         return retval;
 258         }
 259
 260         for (q = 0; q < tx_rings; q ++) {
 261                 retval = rte_eth_tx_queue_setup(port, q, TX_RING_SIZE,
 262                                 rte_eth_dev_socket_id(port),
 263                                 NULL);
 264                 if (retval < 0)
 265                         return retval;
 266         }
 267
 268         rte_eth_promiscuous_enable(port);
 269
 270         retval  = rte_eth_dev_start(port);
 271         if (retval < 0)
 272                 return retval;
 273
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 /* Goes through each of the lcores and calculates what ports should
 278  * be used by that core. Fills in the global lcore_ports[] array.
 279  */
 280 static void
 281 assign_ports_to_cores(void)
 282 {
 283
 284         const unsigned lcores = rte_eal_get_configuration()->lcore_count;
 285         const unsigned port_pairs = num_ports / 2;
 286         const unsigned pairs_per_lcore = port_pairs / lcores;
 287         unsigned extra_pairs = port_pairs % lcores;
 288         unsigned ports_assigned = 0;
 289         unsigned i;
 290
 291         RTE_LCORE_FOREACH(i) {
 292                 lcore_ports[i].start_port = ports_assigned;
 293                 lcore_ports[i].num_ports = pairs_per_lcore * 2;
 294                 if (extra_pairs > 0) {
 295                         lcore_ports[i].num_ports += 2;
 296                         extra_pairs--;
 297                 }
 298                 ports_assigned += lcore_ports[i].num_ports;
 299         }
 300 }
 301
 302 /* Main function used by the processing threads.
 303  * Prints out some configuration details for the thread and then begins
 304  * performing packet RX and TX.
 305  */
 306 static int
 307 lcore_main(void *arg __rte_unused)
 308 {
 309         const unsigned id = rte_lcore_id();
 310         const unsigned start_port = lcore_ports[id].start_port;
 311         const unsigned end_port = start_port + lcore_ports[id].num_ports;
 312         const uint16_t q_id = (uint16_t)proc_id;
 313         unsigned p, i;
 314         char msgbuf[256];
 315         int msgbufpos = 0;
 316
 317         if (start_port == end_port){
 318                 printf("Lcore %u has nothing to do\n", id);
 319                 return 0;
 320         }
 321
 322         /* build up message in msgbuf before printing to decrease likelihood
 323          * of multi-core message interleaving.
 324          */
 325         msgbufpos += snprintf(msgbuf, sizeof(msgbuf) - msgbufpos,
 326                         "Lcore %u using ports ", id);
 327         for (p = start_port; p < end_port; p++){
 328                 msgbufpos += snprintf(msgbuf + msgbufpos, sizeof(msgbuf) - msgbufpos,
 329                                 "%u ", (unsigned)ports[p]);
 330         }
 331         printf("%s\n", msgbuf);
 332         printf("lcore %u using queue %u of each port\n", id, (unsigned)q_id);
 333
 334         /* handle packet I/O from the ports, reading and writing to the
 335          * queue number corresponding to our process number (not lcore id)
 336          */
 337
 338         for (;;) {
 339                 struct rte_mbuf *buf[PKT_BURST];
 340
 341                 for (p = start_port; p < end_port; p++) {
 342                         const uint8_t src = ports[p];
 343                         const uint8_t dst = ports[p ^ 1]; /* 0 <-> 1, 2 <-> 3 etc */
 344                         const uint16_t rx_c = rte_eth_rx_burst(src, q_id, buf, PKT_BURST);
 345                         if (rx_c == 0)
 346                                 continue;
 347                         pstats[src].rx += rx_c;
 348
 349                         const uint16_t tx_c = rte_eth_tx_burst(dst, q_id, buf, rx_c);
 350                         pstats[dst].tx += tx_c;
 351                         if (tx_c != rx_c) {
 352                                 pstats[dst].drop += (rx_c - tx_c);
 353                                 for (i = tx_c; i < rx_c; i++)
 354                                         rte_pktmbuf_free(buf[i]);
 355                         }
 356                 }
 357         }
 358 }
 359
 360 /* Check the link status of all ports in up to 9s, and print them finally */
 361 static void
 362 check_all_ports_link_status(uint8_t port_num, uint32_t port_mask)
 363 {
 364 #define CHECK_INTERVAL 100 /* 100ms */
 365 #define MAX_CHECK_TIME 90 /* 9s (90 * 100ms) in total */
 366         uint8_t portid, count, all_ports_up, print_flag = 0;
 367         struct rte_eth_link link;
 368
 369         printf("\nChecking link status");
 370         fflush(stdout);
 371         for (count = 0; count <= MAX_CHECK_TIME; count++) {
 372                 all_ports_up = 1;
 373                 for (portid = 0; portid < port_num; portid++) {
 374                         if ((port_mask & (1 << portid)) == 0)
 375                                 continue;
 376                         memset(&link, 0, sizeof(link));
 377                         rte_eth_link_get_nowait(portid, &link);
 378                         /* print link status if flag set */
 379                         if (print_flag == 1) {
 380                                 if (link.link_status)
 381                                         printf("Port %d Link Up - speed %u "
 382                                                 "Mbps - %s\n", (uint8_t)portid,
 383                                                 (unsigned)link.link_speed,
 384                                 (link.link_duplex == ETH_LINK_FULL_DUPLEX) ?
 385                                         ("full-duplex") : ("half-duplex\n"));
 386                                 else
 387                                         printf("Port %d Link Down\n",
 388                                                         (uint8_t)portid);
 389                                 continue;
 390                         }
 391                         /* clear all_ports_up flag if any link down */
 392                         if (link.link_status == 0) {
 393                                 all_ports_up = 0;
 394                                 break;
 395                         }
 396                 }
 397                 /* after finally printing all link status, get out */
 398                 if (print_flag == 1)
 399                         break;
 400
 401                 if (all_ports_up == 0) {
 402                         printf(".");
 403                         fflush(stdout);
 404                         rte_delay_ms(CHECK_INTERVAL);
 405                 }
 406
 407                 /* set the print_flag if all ports up or timeout */
 408                 if (all_ports_up == 1 || count == (MAX_CHECK_TIME - 1)) {
 409                         print_flag = 1;
 410                         printf("done\n");
 411                 }
 412         }
 413 }
 414
 415 /* Main function.
 416  * Performs initialisation and then calls the lcore_main on each core
 417  * to do the packet-processing work.
 418  */
 419 int
 420 main(int argc, char **argv)
 421 {
 422         static const char *_SMP_MBUF_POOL = "SMP_MBUF_POOL";
 423         int ret;
 424         unsigned i;
 425         enum rte_proc_type_t proc_type;
 426         struct rte_mempool *mp;
 427
 428         /* set up signal handlers to print stats on exit */
 429         signal(SIGINT, print_stats);
 430         signal(SIGTERM, print_stats);
 431
 432         /* initialise the EAL for all */
 433         ret = rte_eal_init(argc, argv);
 434         if (ret < 0)
 435                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init EAL\n");
 436         argc -= ret;
 437         argv += ret;
 438
 439         /* determine the NIC devices available */
 440         if (rte_eth_dev_count() == 0)
 441                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye\n");
 442
 443         /* parse application arguments (those after the EAL ones) */
 444         smp_parse_args(argc, argv);
 445
 446         proc_type = rte_eal_process_type();
 447         mp = (proc_type == RTE_PROC_SECONDARY) ?
 448                         rte_mempool_lookup(_SMP_MBUF_POOL) :
 449                         rte_mempool_create(_SMP_MBUF_POOL, NB_MBUFS, MBUF_SIZE,
 450                                         MBUF_CACHE_SIZE, sizeof(struct rte_pktmbuf_pool_private),
 451                                         rte_pktmbuf_pool_init, NULL,
 452                                         rte_pktmbuf_init, NULL,
 453                                         rte_socket_id(), 0);
 454         if (mp == NULL)
 455                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get memory pool for buffers\n");
 456
 457         if (num_ports & 1)
 458                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Application must use an even number of ports\n");
 459         for(i = 0; i < num_ports; i++){
 460                 if(proc_type == RTE_PROC_PRIMARY)
 461                         if (smp_port_init(ports[i], mp, (uint16_t)num_procs) < 0)
 462                                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Error initialising ports\n");
 463         }
 464
 465         if (proc_type == RTE_PROC_PRIMARY)
 466                 check_all_ports_link_status((uint8_t)num_ports, (~0x0));
 467
 468         assign_ports_to_cores();
 469
 470         RTE_LOG(INFO, APP, "Finished Process Init.\n");
 471
 472         rte_eal_mp_remote_launch(lcore_main, NULL, CALL_MASTER);
 473
 474         return 0;
 475 }