New upstream version 18.08
[deb_dpdk.git] / doc / guides / nics / pcap_ring.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation.
3
4 Libpcap and Ring Based Poll Mode Drivers
5 ========================================
6
7 In addition to Poll Mode Drivers (PMDs) for physical and virtual hardware,
8 the DPDK also includes pure-software PMDs, two of these drivers are:
9
10 *   A libpcap -based PMD (librte_pmd_pcap) that reads and writes packets using libpcap,
11     - both from files on disk, as well as from physical NIC devices using standard Linux kernel drivers.
12
13 *   A ring-based PMD (librte_pmd_ring) that allows a set of software FIFOs (that is, rte_ring)
14     to be accessed using the PMD APIs, as though they were physical NICs.
15
16 .. note::
17
18     The libpcap -based PMD is disabled by default in the build configuration files,
19     owing to an external dependency on the libpcap development files which must be installed on the board.
20     Once the libpcap development files are installed,
21     the library can be enabled by setting CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_PCAP=y and recompiling the DPDK.
22
23 Using the Drivers from the EAL Command Line
24 -------------------------------------------
25
26 For ease of use, the DPDK EAL also has been extended to allow pseudo-Ethernet devices,
27 using one or more of these drivers,
28 to be created at application startup time during EAL initialization.
29
30 To do so, the --vdev= parameter must be passed to the EAL.
31 This takes take options to allow ring and pcap-based Ethernet to be allocated and used transparently by the application.
32 This can be used, for example, for testing on a virtual machine where there are no Ethernet ports.
33
34 Libpcap-based PMD
35 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
36
37 Pcap-based devices can be created using the virtual device --vdev option.
38 The device name must start with the net_pcap prefix followed by numbers or letters.
39 The name is unique for each device. Each device can have multiple stream options and multiple devices can be used.
40 Multiple device definitions can be arranged using multiple --vdev.
41 Device name and stream options must be separated by commas as shown below:
42
43 .. code-block:: console
44
45    $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
46        --vdev 'net_pcap0,stream_opt0=..,stream_opt1=..' \
47        --vdev='net_pcap1,stream_opt0=..'
48
49 Device Streams
50 ^^^^^^^^^^^^^^
51
52 Multiple ways of stream definitions can be assessed and combined as long as the following two rules are respected:
53
54 *   A device is provided with two different streams - reception and transmission.
55
56 *   A device is provided with one network interface name used for reading and writing packets.
57
58 The different stream types are:
59
60 *   rx_pcap: Defines a reception stream based on a pcap file.
61     The driver reads each packet within the given pcap file as if it was receiving it from the wire.
62     The value is a path to a valid pcap file.
63
64         rx_pcap=/path/to/file.pcap
65
66 *   tx_pcap: Defines a transmission stream based on a pcap file.
67     The driver writes each received packet to the given pcap file.
68     The value is a path to a pcap file.
69     The file is overwritten if it already exists and it is created if it does not.
70
71         tx_pcap=/path/to/file.pcap
72
73 *   rx_iface: Defines a reception stream based on a network interface name.
74     The driver reads packets from the given interface using the Linux kernel driver for that interface.
75     The driver captures both the incoming and outgoing packets on that interface.
76     The value is an interface name.
77
78         rx_iface=eth0
79
80 *   rx_iface_in: Defines a reception stream based on a network interface name.
81     The driver reads packets from the given interface using the Linux kernel driver for that interface.
82     The driver captures only the incoming packets on that interface.
83     The value is an interface name.
84
85         rx_iface_in=eth0
86
87 *   tx_iface: Defines a transmission stream based on a network interface name.
88     The driver sends packets to the given interface using the Linux kernel driver for that interface.
89     The value is an interface name.
90
91         tx_iface=eth0
92
93 *   iface: Defines a device mapping a network interface.
94     The driver both reads and writes packets from and to the given interface.
95     The value is an interface name.
96
97         iface=eth0
98
99 Examples of Usage
100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
101
102 Read packets from one pcap file and write them to another:
103
104 .. code-block:: console
105
106     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
107         --vdev 'net_pcap0,rx_pcap=file_rx.pcap,tx_pcap=file_tx.pcap' \
108         -- --port-topology=chained
109
110 Read packets from a network interface and write them to a pcap file:
111
112 .. code-block:: console
113
114     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
115         --vdev 'net_pcap0,rx_iface=eth0,tx_pcap=file_tx.pcap' \
116         -- --port-topology=chained
117
118 Read packets from a pcap file and write them to a network interface:
119
120 .. code-block:: console
121
122     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
123         --vdev 'net_pcap0,rx_pcap=file_rx.pcap,tx_iface=eth1' \
124         -- --port-topology=chained
125
126 Forward packets through two network interfaces:
127
128 .. code-block:: console
129
130     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
131         --vdev 'net_pcap0,iface=eth0' --vdev='net_pcap1;iface=eth1'
132
133 Enable 2 tx queues on a network interface:
134
135 .. code-block:: console
136
137     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
138         --vdev 'net_pcap0,rx_iface=eth1,tx_iface=eth1,tx_iface=eth1' \
139         -- --txq 2
140
141 Read only incoming packets from a network interface and write them back to the same network interface:
142
143 .. code-block:: console
144
145     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
146         --vdev 'net_pcap0,rx_iface_in=eth1,tx_iface=eth1'
147
148 Using libpcap-based PMD with the testpmd Application
149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
150
151 One of the first things that testpmd does before starting to forward packets is to flush the RX streams
152 by reading the first 512 packets on every RX stream and discarding them.
153 When using a libpcap-based PMD this behavior can be turned off using the following command line option:
154
155 .. code-block:: console
156
157     --no-flush-rx
158
159 It is also available in the runtime command line:
160
161 .. code-block:: console
162
163     set flush_rx on/off
164
165 It is useful for the case where the rx_pcap is being used and no packets are meant to be discarded.
166 Otherwise, the first 512 packets from the input pcap file will be discarded by the RX flushing operation.
167
168 .. code-block:: console
169
170     $RTE_TARGET/app/testpmd -l 0-3 -n 4 \
171         --vdev 'net_pcap0,rx_pcap=file_rx.pcap,tx_pcap=file_tx.pcap' \
172         -- --port-topology=chained --no-flush-rx
173
174 .. note::
175
176    The network interface provided to the PMD should be up. The PMD will return
177    an error if interface is down, and the PMD itself won't change the status
178    of the external network interface.
179
180
181 Rings-based PMD
182 ~~~~~~~~~~~~~~~
183
184 To run a DPDK application on a machine without any Ethernet devices, a pair of ring-based rte_ethdevs can be used as below.
185 The device names passed to the --vdev option must start with net_ring and take no additional parameters.
186 Multiple devices may be specified, separated by commas.
187
188 .. code-block:: console
189
190     ./testpmd -l 1-3 -n 4 --vdev=net_ring0 --vdev=net_ring1 -- -i
191     EAL: Detected lcore 1 as core 1 on socket 0
192     ...
193
194     Interactive-mode selected
195     Configuring Port 0 (socket 0)
196     Configuring Port 1 (socket 0)
197     Checking link statuses...
198     Port 0 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
199     Port 1 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
200     Done
201
202     testpmd> start tx_first
203     io packet forwarding - CRC stripping disabled - packets/burst=16
204     nb forwarding cores=1 - nb forwarding ports=2
205     RX queues=1 - RX desc=128 - RX free threshold=0
206     RX threshold registers: pthresh=8 hthresh=8 wthresh=4
207     TX queues=1 - TX desc=512 - TX free threshold=0
208     TX threshold registers: pthresh=36 hthresh=0 wthresh=0
209     TX RS bit threshold=0 - TXQ flags=0x0
210
211     testpmd> stop
212     Telling cores to stop...
213     Waiting for lcores to finish...
214
215 .. image:: img/forward_stats.*
216
217 .. code-block:: console
218
219     +++++++++++++++ Accumulated forward statistics for allports++++++++++
220     RX-packets: 462384736  RX-dropped: 0 RX-total: 462384736
221     TX-packets: 462384768  TX-dropped: 0 TX-total: 462384768
222     +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
223
224     Done.
225
226
227 Using the Poll Mode Driver from an Application
228 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
229
230 Both drivers can provide similar APIs to allow the user to create a PMD, that is,
231 rte_ethdev structure, instances at run-time in the end-application,
232 for example, using rte_eth_from_rings() or rte_eth_from_pcaps() APIs.
233 For the rings-based PMD, this functionality could be used, for example,
234 to allow data exchange between cores using rings to be done in exactly the
235 same way as sending or receiving packets from an Ethernet device.
236 For the libpcap-based PMD, it allows an application to open one or more pcap files
237 and use these as a source of packet input to the application.
238
239 Usage Examples
240 ^^^^^^^^^^^^^^
241
242 To create two pseudo-Ethernet ports where all traffic sent to a port is looped back
243 for reception on the same port (error handling omitted for clarity):
244
245 .. code-block:: c
246
247     #define RING_SIZE 256
248     #define NUM_RINGS 2
249     #define SOCKET0 0
250
251     struct rte_ring *ring[NUM_RINGS];
252     int port0, port1;
253
254     ring[0] = rte_ring_create("R0", RING_SIZE, SOCKET0, RING_F_SP_ENQ|RING_F_SC_DEQ);
255     ring[1] = rte_ring_create("R1", RING_SIZE, SOCKET0, RING_F_SP_ENQ|RING_F_SC_DEQ);
256
257     /* create two ethdev's */
258
259     port0 = rte_eth_from_rings("net_ring0", ring, NUM_RINGS, ring, NUM_RINGS, SOCKET0);
260     port1 = rte_eth_from_rings("net_ring1", ring, NUM_RINGS, ring, NUM_RINGS, SOCKET0);
261
262
263 To create two pseudo-Ethernet ports where the traffic is switched between them,
264 that is, traffic sent to port 0 is read back from port 1 and vice-versa,
265 the final two lines could be changed as below:
266
267 .. code-block:: c
268
269     port0 = rte_eth_from_rings("net_ring0", &ring[0], 1, &ring[1], 1, SOCKET0);
270     port1 = rte_eth_from_rings("net_ring1", &ring[1], 1, &ring[0], 1, SOCKET0);
271
272 This type of configuration could be useful in a pipeline model, for example,
273 where one may want to have inter-core communication using pseudo Ethernet devices rather than raw rings,
274 for reasons of API consistency.
275
276 Enqueuing and dequeuing items from an rte_ring using the rings-based PMD may be slower than using the native rings API.
277 This is because DPDK Ethernet drivers make use of function pointers to call the appropriate enqueue or dequeue functions,
278 while the rte_ring specific functions are direct function calls in the code and are often inlined by the compiler.
279
280    Once an ethdev has been created, for either a ring or a pcap-based PMD,
281    it should be configured and started in the same way as a regular Ethernet device, that is,
282    by calling rte_eth_dev_configure() to set the number of receive and transmit queues,
283    then calling rte_eth_rx_queue_setup() / tx_queue_setup() for each of those queues and
284    finally calling rte_eth_dev_start() to allow transmission and reception of packets to begin.