main.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #include <stdio.h>
   6 #include <stdlib.h>
   7 #include <stdint.h>
   8 #include <inttypes.h>
   9 #include <string.h>
  10 #include <sys/queue.h>
  11 #include <stdarg.h>
  12 #include <errno.h>
  13 #include <getopt.h>
  14
  15 #include <netinet/in.h>
  16 #include <net/if.h>
  17 #ifdef RTE_EXEC_ENV_LINUXAPP
  18 #include <linux/if_tun.h>
  19 #endif
  20 #include <fcntl.h>
  21 #include <sys/ioctl.h>
  22 #include <unistd.h>
  23 #include <signal.h>
  24
  25 #include <rte_common.h>
  26 #include <rte_log.h>
  27 #include <rte_memory.h>
  28 #include <rte_memcpy.h>
  29 #include <rte_eal.h>
  30 #include <rte_per_lcore.h>
  31 #include <rte_launch.h>
  32 #include <rte_atomic.h>
  33 #include <rte_lcore.h>
  34 #include <rte_branch_prediction.h>
  35 #include <rte_interrupts.h>
  36 #include <rte_debug.h>
  37 #include <rte_ether.h>
  38 #include <rte_ethdev.h>
  39 #include <rte_mempool.h>
  40 #include <rte_mbuf.h>
  41 #include <rte_string_fns.h>
  42 #include <rte_cycles.h>
  43
  44 /* Macros for printing using RTE_LOG */
  45 #define RTE_LOGTYPE_APP RTE_LOGTYPE_USER1
  46 #define FATAL_ERROR(fmt, args...)       rte_exit(EXIT_FAILURE, fmt "\n", ##args)
  47 #define PRINT_INFO(fmt, args...)        RTE_LOG(INFO, APP, fmt "\n", ##args)
  48
  49 /* Max ports than can be used (each port is associated with two lcores) */
  50 #define MAX_PORTS               (RTE_MAX_LCORE / 2)
  51
  52 /* Max size of a single packet */
  53 #define MAX_PACKET_SZ (2048)
  54
  55 /* Size of the data buffer in each mbuf */
  56 #define MBUF_DATA_SZ (MAX_PACKET_SZ + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
  57
  58 /* Number of mbufs in mempool that is created */
  59 #define NB_MBUF                 8192
  60
  61 /* How many packets to attempt to read from NIC in one go */
  62 #define PKT_BURST_SZ            32
  63
  64 /* How many objects (mbufs) to keep in per-lcore mempool cache */
  65 #define MEMPOOL_CACHE_SZ        PKT_BURST_SZ
  66
  67 /* Number of RX ring descriptors */
  68 #define NB_RXD                  128
  69
  70 /* Number of TX ring descriptors */
  71 #define NB_TXD                  512
  72
  73 /*
  74  * RX and TX Prefetch, Host, and Write-back threshold values should be
  75  * carefully set for optimal performance. Consult the network
  76  * controller's datasheet and supporting DPDK documentation for guidance
  77  * on how these parameters should be set.
  78  */
  79
  80 /* Options for configuring ethernet port */
  81 static struct rte_eth_conf port_conf = {
  82         .rxmode = {
  83                 .ignore_offload_bitfield = 1,
  84                 .offloads = DEV_RX_OFFLOAD_CRC_STRIP,
  85         },
  86         .txmode = {
  87                 .mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE,
  88         },
  89 };
  90
  91 /* Mempool for mbufs */
  92 static struct rte_mempool * pktmbuf_pool = NULL;
  93
  94 /* Mask of enabled ports */
  95 static uint32_t ports_mask = 0;
  96
  97 /* Mask of cores that read from NIC and write to tap */
  98 static uint64_t input_cores_mask = 0;
  99
 100 /* Mask of cores that read from tap and write to NIC */
 101 static uint64_t output_cores_mask = 0;
 102
 103 /* Array storing port_id that is associated with each lcore */
 104 static uint16_t port_ids[RTE_MAX_LCORE];
 105
 106 /* Structure type for recording lcore-specific stats */
 107 struct stats {
 108         uint64_t rx;
 109         uint64_t tx;
 110         uint64_t dropped;
 111 };
 112
 113 /* Array of lcore-specific stats */
 114 static struct stats lcore_stats[RTE_MAX_LCORE];
 115
 116 /* Print out statistics on packets handled */
 117 static void
 118 print_stats(void)
 119 {
 120         unsigned i;
 121
 122         printf("\n**Exception-Path example application statistics**\n"
 123                "=======  ======  ============  ============  ===============\n"
 124                " Lcore    Port            RX            TX    Dropped on TX\n"
 125                "-------  ------  ------------  ------------  ---------------\n");
 126         RTE_LCORE_FOREACH(i) {
 127                 printf("%6u %7u %13"PRIu64" %13"PRIu64" %16"PRIu64"\n",
 128                        i, (unsigned)port_ids[i],
 129                        lcore_stats[i].rx, lcore_stats[i].tx,
 130                        lcore_stats[i].dropped);
 131         }
 132         printf("=======  ======  ============  ============  ===============\n");
 133 }
 134
 135 /* Custom handling of signals to handle stats */
 136 static void
 137 signal_handler(int signum)
 138 {
 139         /* When we receive a USR1 signal, print stats */
 140         if (signum == SIGUSR1) {
 141                 print_stats();
 142         }
 143
 144         /* When we receive a USR2 signal, reset stats */
 145         if (signum == SIGUSR2) {
 146                 memset(&lcore_stats, 0, sizeof(lcore_stats));
 147                 printf("\n**Statistics have been reset**\n");
 148                 return;
 149         }
 150 }
 151
 152 #ifdef RTE_EXEC_ENV_LINUXAPP
 153 /*
 154  * Create a tap network interface, or use existing one with same name.
 155  * If name[0]='\0' then a name is automatically assigned and returned in name.
 156  */
 157 static int tap_create(char *name)
 158 {
 159         struct ifreq ifr;
 160         int fd, ret;
 161
 162         fd = open("/dev/net/tun", O_RDWR);
 163         if (fd < 0)
 164                 return fd;
 165
 166         memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
 167
 168         /* TAP device without packet information */
 169         ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI;
 170
 171         if (name && *name)
 172                 snprintf(ifr.ifr_name, IFNAMSIZ, "%s", name);
 173
 174         ret = ioctl(fd, TUNSETIFF, (void *) &ifr);
 175         if (ret < 0) {
 176                 close(fd);
 177                 return ret;
 178         }
 179
 180         if (name)
 181                 snprintf(name, IFNAMSIZ, "%s", ifr.ifr_name);
 182
 183         return fd;
 184 }
 185 #else
 186 /*
 187  * Find a free tap network interface, or create a new one.
 188  * The name is automatically assigned and returned in name.
 189  */
 190 static int tap_create(char *name)
 191 {
 192         int i, fd = -1;
 193         char devname[PATH_MAX];
 194
 195         for (i = 0; i < 255; i++) {
 196                 snprintf(devname, sizeof(devname), "/dev/tap%d", i);
 197                 fd = open(devname, O_RDWR);
 198                 if (fd >= 0 || errno != EBUSY)
 199                         break;
 200         }
 201
 202         if (name)
 203                 snprintf(name, IFNAMSIZ, "tap%d", i);
 204
 205         return fd;
 206 }
 207 #endif
 208
 209 /* Main processing loop */
 210 static int
 211 main_loop(__attribute__((unused)) void *arg)
 212 {
 213         const unsigned lcore_id = rte_lcore_id();
 214         char tap_name[IFNAMSIZ];
 215         int tap_fd;
 216
 217         if ((1ULL << lcore_id) & input_cores_mask) {
 218                 /* Create new tap interface */
 219                 snprintf(tap_name, IFNAMSIZ, "tap_dpdk_%.2u", lcore_id);
 220                 tap_fd = tap_create(tap_name);
 221                 if (tap_fd < 0)
 222                         FATAL_ERROR("Could not create tap interface \"%s\" (%d)",
 223                                         tap_name, tap_fd);
 224
 225                 PRINT_INFO("Lcore %u is reading from port %u and writing to %s",
 226                            lcore_id, (unsigned)port_ids[lcore_id], tap_name);
 227                 fflush(stdout);
 228                 /* Loop forever reading from NIC and writing to tap */
 229                 for (;;) {
 230                         struct rte_mbuf *pkts_burst[PKT_BURST_SZ];
 231                         unsigned i;
 232                         const unsigned nb_rx =
 233                                         rte_eth_rx_burst(port_ids[lcore_id], 0,
 234                                             pkts_burst, PKT_BURST_SZ);
 235                         lcore_stats[lcore_id].rx += nb_rx;
 236                         for (i = 0; likely(i < nb_rx); i++) {
 237                                 struct rte_mbuf *m = pkts_burst[i];
 238                                 /* Ignore return val from write() */
 239                                 int ret = write(tap_fd,
 240                                                 rte_pktmbuf_mtod(m, void*),
 241                                                 rte_pktmbuf_data_len(m));
 242                                 rte_pktmbuf_free(m);
 243                                 if (unlikely(ret < 0))
 244                                         lcore_stats[lcore_id].dropped++;
 245                                 else
 246                                         lcore_stats[lcore_id].tx++;
 247                         }
 248                 }
 249         }
 250         else if ((1ULL << lcore_id) & output_cores_mask) {
 251                 /* Create new tap interface */
 252                 snprintf(tap_name, IFNAMSIZ, "tap_dpdk_%.2u", lcore_id);
 253                 tap_fd = tap_create(tap_name);
 254                 if (tap_fd < 0)
 255                         FATAL_ERROR("Could not create tap interface \"%s\" (%d)",
 256                                         tap_name, tap_fd);
 257
 258                 PRINT_INFO("Lcore %u is reading from %s and writing to port %u",
 259                            lcore_id, tap_name, (unsigned)port_ids[lcore_id]);
 260                 fflush(stdout);
 261                 /* Loop forever reading from tap and writing to NIC */
 262                 for (;;) {
 263                         int ret;
 264                         struct rte_mbuf *m = rte_pktmbuf_alloc(pktmbuf_pool);
 265                         if (m == NULL)
 266                                 continue;
 267
 268                         ret = read(tap_fd, rte_pktmbuf_mtod(m, void *),
 269                                 MAX_PACKET_SZ);
 270                         lcore_stats[lcore_id].rx++;
 271                         if (unlikely(ret < 0)) {
 272                                 FATAL_ERROR("Reading from %s interface failed",
 273                                             tap_name);
 274                         }
 275                         m->nb_segs = 1;
 276                         m->next = NULL;
 277                         m->pkt_len = (uint16_t)ret;
 278                         m->data_len = (uint16_t)ret;
 279                         ret = rte_eth_tx_burst(port_ids[lcore_id], 0, &m, 1);
 280                         if (unlikely(ret < 1)) {
 281                                 rte_pktmbuf_free(m);
 282                                 lcore_stats[lcore_id].dropped++;
 283                         }
 284                         else {
 285                                 lcore_stats[lcore_id].tx++;
 286                         }
 287                 }
 288         }
 289         else {
 290                 PRINT_INFO("Lcore %u has nothing to do", lcore_id);
 291                 return 0;
 292         }
 293         /*
 294          * Tap file is closed automatically when program exits. Putting close()
 295          * here will cause the compiler to give an error about unreachable code.
 296          */
 297 }
 298
 299 /* Display usage instructions */
 300 static void
 301 print_usage(const char *prgname)
 302 {
 303         PRINT_INFO("\nUsage: %s [EAL options] -- -p PORTMASK -i IN_CORES -o OUT_CORES\n"
 304                    "    -p PORTMASK: hex bitmask of ports to use\n"
 305                    "    -i IN_CORES: hex bitmask of cores which read from NIC\n"
 306                    "    -o OUT_CORES: hex bitmask of cores which write to NIC",
 307                    prgname);
 308 }
 309
 310 /* Convert string to unsigned number. 0 is returned if error occurs */
 311 static uint64_t
 312 parse_unsigned(const char *portmask)
 313 {
 314         char *end = NULL;
 315         uint64_t num;
 316
 317         num = strtoull(portmask, &end, 16);
 318         if ((portmask[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0'))
 319                 return 0;
 320
 321         return (uint64_t)num;
 322 }
 323
 324 /* Record affinities between ports and lcores in global port_ids[] array */
 325 static void
 326 setup_port_lcore_affinities(void)
 327 {
 328         unsigned long i;
 329         uint16_t tx_port = 0;
 330         uint16_t rx_port = 0;
 331
 332         /* Setup port_ids[] array, and check masks were ok */
 333         RTE_LCORE_FOREACH(i) {
 334                 if (input_cores_mask & (1ULL << i)) {
 335                         /* Skip ports that are not enabled */
 336                         while ((ports_mask & (1 << rx_port)) == 0) {
 337                                 rx_port++;
 338                                 if (rx_port > (sizeof(ports_mask) * 8))
 339                                         goto fail; /* not enough ports */
 340                         }
 341
 342                         port_ids[i] = rx_port++;
 343                 } else if (output_cores_mask & (1ULL << (i & 0x3f))) {
 344                         /* Skip ports that are not enabled */
 345                         while ((ports_mask & (1 << tx_port)) == 0) {
 346                                 tx_port++;
 347                                 if (tx_port > (sizeof(ports_mask) * 8))
 348                                         goto fail; /* not enough ports */
 349                         }
 350
 351                         port_ids[i] = tx_port++;
 352                 }
 353         }
 354
 355         if (rx_port != tx_port)
 356                 goto fail; /* uneven number of cores in masks */
 357
 358         if (ports_mask & (~((1 << rx_port) - 1)))
 359                 goto fail; /* unused ports */
 360
 361         return;
 362 fail:
 363         FATAL_ERROR("Invalid core/port masks specified on command line");
 364 }
 365
 366 /* Parse the arguments given in the command line of the application */
 367 static void
 368 parse_args(int argc, char **argv)
 369 {
 370         int opt;
 371         const char *prgname = argv[0];
 372
 373         /* Disable printing messages within getopt() */
 374         opterr = 0;
 375
 376         /* Parse command line */
 377         while ((opt = getopt(argc, argv, "i:o:p:")) != EOF) {
 378                 switch (opt) {
 379                 case 'i':
 380                         input_cores_mask = parse_unsigned(optarg);
 381                         break;
 382                 case 'o':
 383                         output_cores_mask = parse_unsigned(optarg);
 384                         break;
 385                 case 'p':
 386                         ports_mask = parse_unsigned(optarg);
 387                         break;
 388                 default:
 389                         print_usage(prgname);
 390                         FATAL_ERROR("Invalid option specified");
 391                 }
 392         }
 393
 394         /* Check that options were parsed ok */
 395         if (input_cores_mask == 0) {
 396                 print_usage(prgname);
 397                 FATAL_ERROR("IN_CORES not specified correctly");
 398         }
 399         if (output_cores_mask == 0) {
 400                 print_usage(prgname);
 401                 FATAL_ERROR("OUT_CORES not specified correctly");
 402         }
 403         if (ports_mask == 0) {
 404                 print_usage(prgname);
 405                 FATAL_ERROR("PORTMASK not specified correctly");
 406         }
 407
 408         setup_port_lcore_affinities();
 409 }
 410
 411 /* Initialise a single port on an Ethernet device */
 412 static void
 413 init_port(uint16_t port)
 414 {
 415         int ret;
 416         uint16_t nb_rxd = NB_RXD;
 417         uint16_t nb_txd = NB_TXD;
 418         struct rte_eth_dev_info dev_info;
 419         struct rte_eth_rxconf rxq_conf;
 420         struct rte_eth_txconf txq_conf;
 421         struct rte_eth_conf local_port_conf = port_conf;
 422
 423         /* Initialise device and RX/TX queues */
 424         PRINT_INFO("Initialising port %u ...", port);
 425         fflush(stdout);
 426         rte_eth_dev_info_get(port, &dev_info);
 427         if (dev_info.tx_offload_capa & DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE)
 428                 local_port_conf.txmode.offloads |=
 429                         DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE;
 430         ret = rte_eth_dev_configure(port, 1, 1, &local_port_conf);
 431         if (ret < 0)
 432                 FATAL_ERROR("Could not configure port%u (%d)", port, ret);
 433
 434         ret = rte_eth_dev_adjust_nb_rx_tx_desc(port, &nb_rxd, &nb_txd);
 435         if (ret < 0)
 436                 FATAL_ERROR("Could not adjust number of descriptors for port%u (%d)",
 437                             port, ret);
 438
 439         rxq_conf = dev_info.default_rxconf;
 440         rxq_conf.offloads = local_port_conf.rxmode.offloads;
 441         ret = rte_eth_rx_queue_setup(port, 0, nb_rxd,
 442                                 rte_eth_dev_socket_id(port),
 443                                 &rxq_conf,
 444                                 pktmbuf_pool);
 445         if (ret < 0)
 446                 FATAL_ERROR("Could not setup up RX queue for port%u (%d)",
 447                                 port, ret);
 448
 449         txq_conf = dev_info.default_txconf;
 450         txq_conf.txq_flags = ETH_TXQ_FLAGS_IGNORE;
 451         txq_conf.offloads = local_port_conf.txmode.offloads;
 452         ret = rte_eth_tx_queue_setup(port, 0, nb_txd,
 453                                 rte_eth_dev_socket_id(port),
 454                                 &txq_conf);
 455         if (ret < 0)
 456                 FATAL_ERROR("Could not setup up TX queue for port%u (%d)",
 457                                 port, ret);
 458
 459         ret = rte_eth_dev_start(port);
 460         if (ret < 0)
 461                 FATAL_ERROR("Could not start port%u (%d)", port, ret);
 462
 463         rte_eth_promiscuous_enable(port);
 464 }
 465
 466 /* Check the link status of all ports in up to 9s, and print them finally */
 467 static void
 468 check_all_ports_link_status(uint16_t port_num, uint32_t port_mask)
 469 {
 470 #define CHECK_INTERVAL 100 /* 100ms */
 471 #define MAX_CHECK_TIME 90 /* 9s (90 * 100ms) in total */
 472         uint16_t portid;
 473         uint8_t count, all_ports_up, print_flag = 0;
 474         struct rte_eth_link link;
 475
 476         printf("\nChecking link status");
 477         fflush(stdout);
 478         for (count = 0; count <= MAX_CHECK_TIME; count++) {
 479                 all_ports_up = 1;
 480                 for (portid = 0; portid < port_num; portid++) {
 481                         if ((port_mask & (1 << portid)) == 0)
 482                                 continue;
 483                         memset(&link, 0, sizeof(link));
 484                         rte_eth_link_get_nowait(portid, &link);
 485                         /* print link status if flag set */
 486                         if (print_flag == 1) {
 487                                 if (link.link_status)
 488                                         printf(
 489                                         "Port%d Link Up. Speed %u Mbps - %s\n",
 490                                                 portid, link.link_speed,
 491                                 (link.link_duplex == ETH_LINK_FULL_DUPLEX) ?
 492                                         ("full-duplex") : ("half-duplex\n"));
 493                                 else
 494                                         printf("Port %d Link Down\n", portid);
 495                                 continue;
 496                         }
 497                         /* clear all_ports_up flag if any link down */
 498                         if (link.link_status == ETH_LINK_DOWN) {
 499                                 all_ports_up = 0;
 500                                 break;
 501                         }
 502                 }
 503                 /* after finally printing all link status, get out */
 504                 if (print_flag == 1)
 505                         break;
 506
 507                 if (all_ports_up == 0) {
 508                         printf(".");
 509                         fflush(stdout);
 510                         rte_delay_ms(CHECK_INTERVAL);
 511                 }
 512
 513                 /* set the print_flag if all ports up or timeout */
 514                 if (all_ports_up == 1 || count == (MAX_CHECK_TIME - 1)) {
 515                         print_flag = 1;
 516                         printf("done\n");
 517                 }
 518         }
 519 }
 520
 521 /* Initialise ports/queues etc. and start main loop on each core */
 522 int
 523 main(int argc, char** argv)
 524 {
 525         int ret;
 526         unsigned i,high_port;
 527         uint16_t nb_sys_ports, port;
 528
 529         /* Associate signal_hanlder function with USR signals */
 530         signal(SIGUSR1, signal_handler);
 531         signal(SIGUSR2, signal_handler);
 532
 533         /* Initialise EAL */
 534         ret = rte_eal_init(argc, argv);
 535         if (ret < 0)
 536                 FATAL_ERROR("Could not initialise EAL (%d)", ret);
 537         argc -= ret;
 538         argv += ret;
 539
 540         /* Parse application arguments (after the EAL ones) */
 541         parse_args(argc, argv);
 542
 543         /* Create the mbuf pool */
 544         pktmbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("mbuf_pool", NB_MBUF,
 545                         MEMPOOL_CACHE_SZ, 0, MBUF_DATA_SZ, rte_socket_id());
 546         if (pktmbuf_pool == NULL) {
 547                 FATAL_ERROR("Could not initialise mbuf pool");
 548                 return -1;
 549         }
 550
 551         /* Get number of ports found in scan */
 552         nb_sys_ports = rte_eth_dev_count();
 553         if (nb_sys_ports == 0)
 554                 FATAL_ERROR("No supported Ethernet device found");
 555         /* Find highest port set in portmask */
 556         for (high_port = (sizeof(ports_mask) * 8) - 1;
 557                         (high_port != 0) && !(ports_mask & (1 << high_port));
 558                         high_port--)
 559                 ; /* empty body */
 560         if (high_port > nb_sys_ports)
 561                 FATAL_ERROR("Port mask requires more ports than available");
 562
 563         /* Initialise each port */
 564         for (port = 0; port < nb_sys_ports; port++) {
 565                 /* Skip ports that are not enabled */
 566                 if ((ports_mask & (1 << port)) == 0) {
 567                         continue;
 568                 }
 569                 init_port(port);
 570         }
 571         check_all_ports_link_status(nb_sys_ports, ports_mask);
 572
 573         /* Launch per-lcore function on every lcore */
 574         rte_eal_mp_remote_launch(main_loop, NULL, CALL_MASTER);
 575         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(i) {
 576                 if (rte_eal_wait_lcore(i) < 0)
 577                         return -1;
 578         }
 579
 580         return 0;
 581 }