vlib/vlib/main.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15 /*
  16  * main.h: VLIB main data structure
  17  *
  18  * Copyright (c) 2008 Eliot Dresselhaus
  19  *
  20  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
  21  * a copy of this software and associated documentation files (the
  22  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  23  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  24  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  25  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  26  * the following conditions:
  27  *
  28  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  29  * included in all copies or substantial portions of the Software.
  30  *
  31  *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  32  *  EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  33  *  MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  34  *  NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
  35  *  LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
  36  *  OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
  37  *  WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  38  */
  39
  40 #ifndef included_vlib_main_h
  41 #define included_vlib_main_h
  42
  43 #include <vppinfra/elog.h>
  44 #include <vppinfra/format.h>
  45 #include <vppinfra/longjmp.h>
  46 #include <vppinfra/pool.h>
  47 #include <vppinfra/random_buffer.h>
  48 #include <vppinfra/time.h>
  49
  50 #include <pthread.h>
  51
  52
  53 /* By default turn off node/error event logging.
  54    Override with -DVLIB_ELOG_MAIN_LOOP */
  55 #ifndef VLIB_ELOG_MAIN_LOOP
  56 #define VLIB_ELOG_MAIN_LOOP 0
  57 #endif
  58
  59 typedef struct vlib_main_t {
  60   /* Instruction level timing state. */
  61   clib_time_t clib_time;
  62
  63   /* Time stamp of last node dispatch. */
  64   u64 cpu_time_last_node_dispatch;
  65
  66   /* Time stamp when main loop was entered (time 0). */
  67   u64 cpu_time_main_loop_start;
  68
  69   /* Incremented once for each main loop. */
  70   u32 main_loop_count;
  71
  72   /* Count of vectors processed this main loop. */
  73   u32 main_loop_vectors_processed;
  74   u32 main_loop_nodes_processed;
  75
  76   /* Circular buffer of input node vector counts.
  77      Indexed by low bits of
  78      (main_loop_count >> VLIB_LOG2_INPUT_VECTORS_PER_MAIN_LOOP). */
  79   u32 vector_counts_per_main_loop[2];
  80   u32 node_counts_per_main_loop[2];
  81
  82   /* Every so often we switch to the next counter. */
  83 #define VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE 7
  84
  85   /* Jump target to exit main loop with given code. */
  86   u32 main_loop_exit_set;
  87   clib_longjmp_t main_loop_exit;
  88 #define VLIB_MAIN_LOOP_EXIT_NONE 0
  89 #define VLIB_MAIN_LOOP_EXIT_PANIC 1
  90   /* Exit via CLI. */
  91 #define VLIB_MAIN_LOOP_EXIT_CLI 2
  92
  93   /* Error marker to use when exiting main loop. */
  94   clib_error_t * main_loop_error;
  95
  96   /* Name for e.g. syslog. */
  97   char * name;
  98
  99   /* Start and size of CLIB heap. */
 100   void * heap_base;
 101   uword heap_size;
 102
 103   vlib_buffer_main_t * buffer_main;
 104
 105   vlib_physmem_main_t physmem_main;
 106
 107   /* Allocate/free buffer memory for DMA transfers, descriptor rings, etc.
 108      buffer memory is guaranteed to be cache-aligned. */
 109   void * (* os_physmem_alloc_aligned) (vlib_physmem_main_t * pm,
 110                                        uword n_bytes,
 111                                        uword alignment);
 112   void (* os_physmem_free) (void * x);
 113
 114   /* Node graph main structure. */
 115   vlib_node_main_t node_main;
 116
 117   /* Command line interface. */
 118   vlib_cli_main_t cli_main;
 119
 120   /* Packet trace buffer. */
 121   vlib_trace_main_t trace_main;
 122
 123   /* Error handling. */
 124   vlib_error_main_t error_main;
 125
 126   /* Punt packets to underlying operating system for when fast switching
 127      code does not know what to do. */
 128   void (* os_punt_frame) (struct vlib_main_t * vm,
 129                           struct vlib_node_runtime_t * node,
 130                           vlib_frame_t * frame);
 131
 132   /* Multicast distribution.  Set to zero for MC disabled. */
 133   mc_main_t * mc_main;
 134
 135   /* Stream index to use for distribution when MC is enabled. */
 136   u32 mc_stream_index;
 137
 138   vlib_one_time_waiting_process_t * procs_waiting_for_mc_stream_join;
 139
 140   /* Event logger. */
 141   elog_main_t elog_main;
 142
 143   /* Node call and return event types. */
 144   elog_event_type_t * node_call_elog_event_types;
 145   elog_event_type_t * node_return_elog_event_types;
 146
 147   elog_event_type_t * error_elog_event_types;
 148
 149   /* Seed for random number generator. */
 150   uword random_seed;
 151
 152   /* Buffer of random data for various uses. */
 153   clib_random_buffer_t random_buffer;
 154
 155   /* Hash table to record which init functions have been called. */
 156   uword * init_functions_called;
 157
 158   /* to compare with node runtime */
 159   u32 cpu_index;
 160
 161   void **mbuf_alloc_list;
 162
 163   /* List of init functions to call, setup by constructors */
 164   _vlib_init_function_list_elt_t *init_function_registrations;
 165   _vlib_init_function_list_elt_t *main_loop_enter_function_registrations;
 166   _vlib_init_function_list_elt_t *main_loop_exit_function_registrations;
 167   _vlib_init_function_list_elt_t *api_init_function_registrations;
 168   vlib_config_function_runtime_t *config_function_registrations;
 169   mc_serialize_msg_t *mc_msg_registrations; /* mc_main is a pointer... */
 170
 171   /* control-plane API queue signal pending */
 172   volatile u32 queue_signal_pending;
 173   void (*queue_signal_callback)(struct vlib_main_t *);
 174   u8 **argv;
 175 } vlib_main_t;
 176
 177 /* Global main structure. */
 178 vlib_main_t vlib_global_main;
 179
 180 always_inline f64
 181 vlib_time_now (vlib_main_t * vm)
 182 { return clib_time_now (&vm->clib_time); }
 183
 184 always_inline f64
 185 vlib_time_now_ticks (vlib_main_t * vm, u64 n)
 186 { return clib_time_now_internal (&vm->clib_time, n); }
 187
 188 /* Busy wait for specified time. */
 189 always_inline void
 190 vlib_time_wait (vlib_main_t * vm, f64 wait)
 191 {
 192   f64 t = vlib_time_now (vm);
 193   f64 limit = t + wait;
 194   while (t < limit)
 195     t = vlib_time_now (vm);
 196 }
 197
 198 /* Time a piece of code. */
 199 #define vlib_time_code(vm,body)                 \
 200 do {                                            \
 201     f64 _t[2];                                  \
 202     _t[0] = vlib_time_now (vm);                 \
 203     do { body; } while (0);                     \
 204     _t[1] = vlib_time_now (vm);                 \
 205     clib_warning ("%.7e", _t[1] - _t[0]);       \
 206 } while (0)
 207
 208 #define vlib_wait_with_timeout(vm,suspend_time,timeout_time,test)       \
 209 ({                                                                      \
 210     uword __vlib_wait_with_timeout = 0;                                 \
 211     f64 __vlib_wait_time = 0;                                           \
 212     while (! (__vlib_wait_with_timeout = (test))                        \
 213            && __vlib_wait_time < (timeout_time))                        \
 214       {                                                                 \
 215         vlib_process_suspend (vm, suspend_time);                        \
 216         __vlib_wait_time += suspend_time;                               \
 217       }                                                                 \
 218     __vlib_wait_with_timeout;                                           \
 219 })
 220
 221 always_inline void
 222 vlib_panic_with_error (vlib_main_t * vm, clib_error_t * error)
 223 {
 224   vm->main_loop_error = error;
 225   clib_longjmp (&vm->main_loop_exit, VLIB_MAIN_LOOP_EXIT_PANIC);
 226 }
 227
 228 #define vlib_panic_with_msg(vm,args...) \
 229   vlib_panic_with_error (vm, clib_error_return (0, args))
 230
 231 always_inline void
 232 vlib_panic (vlib_main_t * vm)
 233 { vlib_panic_with_error (vm, 0); }
 234
 235 always_inline u32
 236 vlib_vector_input_stats_index (vlib_main_t * vm, word delta)
 237 {
 238   u32 i;
 239   i = vm->main_loop_count >> VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE;
 240   ASSERT (is_pow2 (ARRAY_LEN (vm->vector_counts_per_main_loop)));
 241   return (i + delta) & (ARRAY_LEN (vm->vector_counts_per_main_loop) - 1);
 242 }
 243
 244 /* Estimate input rate based on previous
 245    2^VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE
 246    samples. */
 247 always_inline u32
 248 vlib_last_vectors_per_main_loop (vlib_main_t * vm)
 249 {
 250   u32 i = vlib_vector_input_stats_index (vm, -1);
 251   u32 n = vm->vector_counts_per_main_loop[i];
 252   return n >> VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE;
 253 }
 254
 255 /* Total ave vector count per iteration of main loop. */
 256 always_inline f64
 257 vlib_last_vectors_per_main_loop_as_f64 (vlib_main_t * vm)
 258 {
 259   u32 i = vlib_vector_input_stats_index (vm, -1);
 260   u32 v = vm->vector_counts_per_main_loop[i];
 261   return (f64) v / (f64) (1 << VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE);
 262 }
 263
 264 /* Total ave vectors/node count per iteration of main loop. */
 265 always_inline f64
 266 vlib_last_vector_length_per_node (vlib_main_t * vm)
 267 {
 268   u32 i = vlib_vector_input_stats_index (vm, -1);
 269   u32 v = vm->vector_counts_per_main_loop[i];
 270   u32 n = vm->node_counts_per_main_loop[i];
 271   return n == 0 ? 0 : (f64) v / (f64) n;
 272 }
 273
 274 u32 wraps;
 275
 276 always_inline void
 277 vlib_increment_main_loop_counter (vlib_main_t * vm)
 278 {
 279   u32 i, c, n, v, is_wrap;
 280
 281   c = vm->main_loop_count++;
 282
 283   is_wrap = (c & pow2_mask (VLIB_LOG2_MAIN_LOOPS_PER_STATS_UPDATE)) == 0;
 284
 285   if (is_wrap)
 286       wraps++;
 287
 288   i = vlib_vector_input_stats_index (vm, /* delta */ is_wrap);
 289
 290   v = is_wrap ? 0 : vm->vector_counts_per_main_loop[i];
 291   n = is_wrap ? 0 : vm->node_counts_per_main_loop[i];
 292
 293   v += vm->main_loop_vectors_processed;
 294   n += vm->main_loop_nodes_processed;
 295   vm->main_loop_vectors_processed = 0;
 296   vm->main_loop_nodes_processed = 0;
 297   vm->vector_counts_per_main_loop[i] = v;
 298   vm->node_counts_per_main_loop[i] = n;
 299 }
 300
 301 always_inline void vlib_set_queue_signal_callback
 302 (vlib_main_t *vm, void (*fp)(vlib_main_t *))
 303 {
 304   vm->queue_signal_callback = fp;
 305 }
 306
 307 /* Main routine. */
 308 int vlib_main (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input);
 309
 310 /* Thread stacks, for os_get_cpu_number */
 311 u8 **vlib_thread_stacks;
 312
 313 /* Number of thread stacks that the application needs */
 314 u32 vlib_app_num_thread_stacks_needed (void) __attribute__ ((weak));
 315
 316 #endif /* included_vlib_main_h */