doc/guides/nics/pcap_ring.rst

   1 ..  BSD LICENSE
   2     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation. All rights reserved.
   3     All rights reserved.
   4
   5     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6     modification, are permitted provided that the following conditions
   7     are met:
   8
   9     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  10     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  13     the documentation and/or other materials provided with the
  14     distribution.
  15     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  16     contributors may be used to endorse or promote products derived
  17     from this software without specific prior written permission.
  18
  19     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  20     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  21     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  22     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  23     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  25     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  26     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  27     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  28     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  29     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30
  31 Libpcap and Ring Based Poll Mode Drivers
  32 ========================================
  33
  34 In addition to Poll Mode Drivers (PMDs) for physical and virtual hardware,
  35 the DPDK also includes two pure-software PMDs. These two drivers are:
  36
  37 *   A libpcap -based PMD (librte_pmd_pcap) that reads and writes packets using libpcap,
  38     - both from files on disk, as well as from physical NIC devices using standard Linux kernel drivers.
  39
  40 *   A ring-based PMD (librte_pmd_ring) that allows a set of software FIFOs (that is, rte_ring)
  41     to be accessed using the PMD APIs, as though they were physical NICs.
  42
  43 .. note::
  44
  45     The libpcap -based PMD is disabled by default in the build configuration files,
  46     owing to an external dependency on the libpcap development files which must be installed on the board.
  47     Once the libpcap development files are installed,
  48     the library can be enabled by setting CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_PCAP=y and recompiling the DPDK.
  49
  50 Using the Drivers from the EAL Command Line
  51 -------------------------------------------
  52
  53 For ease of use, the DPDK EAL also has been extended to allow pseudo-Ethernet devices,
  54 using one or more of these drivers,
  55 to be created at application startup time during EAL initialization.
  56
  57 To do so, the --vdev= parameter must be passed to the EAL.
  58 This takes take options to allow ring and pcap-based Ethernet to be allocated and used transparently by the application.
  59 This can be used, for example, for testing on a virtual machine where there are no Ethernet ports.
  60
  61 Libpcap-based PMD
  62 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
  63
  64 Pcap-based devices can be created using the virtual device --vdev option.
  65 The device name must start with the eth_pcap prefix followed by numbers or letters.
  66 The name is unique for each device. Each device can have multiple stream options and multiple devices can be used.
  67 Multiple device definitions can be arranged using multiple --vdev.
  68 Device name and stream options must be separated by commas as shown below:
  69
  70 .. code-block:: console
  71
  72    $RTE_TARGET/app/testpmd -c f -n 4 --vdev  'eth_pcap0,stream_opt0=..,stream_opt1=..' --vdev='eth_pcap1,stream_opt0=..'
  73
  74 Device Streams
  75 ^^^^^^^^^^^^^^
  76
  77 Multiple ways of stream definitions can be assessed and combined as long as the following two rules are respected:
  78
  79 *   A device is provided with two different streams - reception and transmission.
  80
  81 *   A device is provided with one network interface name used for reading and writing packets.
  82
  83 The different stream types are:
  84
  85 *   rx_pcap: Defines a reception stream based on a pcap file.
  86     The driver reads each packet within the given pcap file as if it was receiving it from the wire.
  87     The value is a path to a valid pcap file.
  88
  89         rx_pcap=/path/to/file.pcap
  90
  91 *   tx_pcap: Defines a transmission stream based on a pcap file.
  92     The driver writes each received packet to the given pcap file.
  93     The value is a path to a pcap file.
  94     The file is overwritten if it already exists and it is created if it does not.
  95
  96         tx_pcap=/path/to/file.pcap
  97
  98 *   rx_iface: Defines a reception stream based on a network interface name.
  99     The driver reads packets coming from the given interface using the Linux kernel driver for that interface.
 100     The value is an interface name.
 101
 102         rx_iface=eth0
 103
 104 *   tx_iface: Defines a transmission stream based on a network interface name.
 105     The driver sends packets to the given interface using the Linux kernel driver for that interface.
 106     The value is an interface name.
 107
 108         tx_iface=eth0
 109
 110 *   iface: Defines a device mapping a network interface.
 111     The driver both reads and writes packets from and to the given interface.
 112     The value is an interface name.
 113
 114         iface=eth0
 115
 116 Examples of Usage
 117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
 118
 119 Read packets from one pcap file and write them to another:
 120
 121 .. code-block:: console
 122
 123     $RTE_TARGET/app/testpmd -c '0xf' -n 4 --vdev 'eth_pcap0,rx_pcap=/path/to/ file_rx.pcap,tx_pcap=/path/to/file_tx.pcap' -- --port-topology=chained
 124
 125 Read packets from a network interface and write them to a pcap file:
 126
 127 .. code-block:: console
 128
 129     $RTE_TARGET/app/testpmd -c '0xf' -n 4 --vdev 'eth_pcap0,rx_iface=eth0,tx_pcap=/path/to/file_tx.pcap' -- --port-topology=chained
 130
 131 Read packets from a pcap file and write them to a network interface:
 132
 133 .. code-block:: console
 134
 135     $RTE_TARGET/app/testpmd -c '0xf' -n 4 --vdev 'eth_pcap0,rx_pcap=/path/to/ file_rx.pcap,tx_iface=eth1' -- --port-topology=chained
 136
 137 Forward packets through two network interfaces:
 138
 139 .. code-block:: console
 140
 141     $RTE_TARGET/app/testpmd -c '0xf' -n 4 --vdev 'eth_pcap0,iface=eth0' --vdev='eth_pcap1;iface=eth1'
 142
 143 Using libpcap-based PMD with the testpmd Application
 144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 145
 146 One of the first things that testpmd does before starting to forward packets is to flush the RX streams
 147 by reading the first 512 packets on every RX stream and discarding them.
 148 When using a libpcap-based PMD this behavior can be turned off using the following command line option:
 149
 150 .. code-block:: console
 151
 152     --no-flush-rx
 153
 154 It is also available in the runtime command line:
 155
 156 .. code-block:: console
 157
 158     set flush_rx on/off
 159
 160 It is useful for the case where the rx_pcap is being used and no packets are meant to be discarded.
 161 Otherwise, the first 512 packets from the input pcap file will be discarded by the RX flushing operation.
 162
 163 .. code-block:: console
 164
 165     $RTE_TARGET/app/testpmd -c '0xf' -n 4 --vdev 'eth_pcap0,rx_pcap=/path/to/ file_rx.pcap,tx_pcap=/path/to/file_tx.pcap' -- --port-topology=chained --no-flush-rx
 166
 167
 168 Rings-based PMD
 169 ~~~~~~~~~~~~~~~
 170
 171 To run a DPDK application on a machine without any Ethernet devices, a pair of ring-based rte_ethdevs can be used as below.
 172 The device names passed to the --vdev option must start with eth_ring and take no additional parameters.
 173 Multiple devices may be specified, separated by commas.
 174
 175 .. code-block:: console
 176
 177     ./testpmd -c E -n 4 --vdev=eth_ring0 --vdev=eth_ring1 -- -i
 178     EAL: Detected lcore 1 as core 1 on socket 0
 179     ...
 180
 181     Interactive-mode selected
 182     Configuring Port 0 (socket 0)
 183     Configuring Port 1 (socket 0)
 184     Checking link statuses...
 185     Port 0 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
 186     Port 1 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
 187     Done
 188
 189     testpmd> start tx_first
 190     io packet forwarding - CRC stripping disabled - packets/burst=16
 191     nb forwarding cores=1 - nb forwarding ports=2
 192     RX queues=1 - RX desc=128 - RX free threshold=0
 193     RX threshold registers: pthresh=8 hthresh=8 wthresh=4
 194     TX queues=1 - TX desc=512 - TX free threshold=0
 195     TX threshold registers: pthresh=36 hthresh=0 wthresh=0
 196     TX RS bit threshold=0 - TXQ flags=0x0
 197
 198     testpmd> stop
 199     Telling cores to stop...
 200     Waiting for lcores to finish...
 201
 202 .. image:: img/forward_stats.*
 203
 204 .. code-block:: console
 205
 206     +++++++++++++++ Accumulated forward statistics for allports++++++++++
 207     RX-packets: 462384736  RX-dropped: 0 RX-total: 462384736
 208     TX-packets: 462384768  TX-dropped: 0 TX-total: 462384768
 209     +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 210
 211     Done.
 212
 213
 214 Using the Poll Mode Driver from an Application
 215 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 216
 217 Both drivers can provide similar APIs to allow the user to create a PMD, that is,
 218 rte_ethdev structure, instances at run-time in the end-application,
 219 for example, using rte_eth_from_rings() or rte_eth_from_pcaps() APIs.
 220 For the rings-based PMD, this functionality could be used, for example,
 221 to allow data exchange between cores using rings to be done in exactly the
 222 same way as sending or receiving packets from an Ethernet device.
 223 For the libpcap-based PMD, it allows an application to open one or more pcap files
 224 and use these as a source of packet input to the application.
 225
 226 Usage Examples
 227 ^^^^^^^^^^^^^^
 228
 229 To create two pseudo-Ethernet ports where all traffic sent to a port is looped back
 230 for reception on the same port (error handling omitted for clarity):
 231
 232 .. code-block:: c
 233
 234     #define RING_SIZE 256
 235     #define NUM_RINGS 2
 236     #define SOCKET0 0
 237
 238     struct rte_ring *ring[NUM_RINGS];
 239     int port0, port1;
 240
 241     ring[0] = rte_ring_create("R0", RING_SIZE, SOCKET0, RING_F_SP_ENQ|RING_F_SC_DEQ);
 242     ring[1] = rte_ring_create("R1", RING_SIZE, SOCKET0, RING_F_SP_ENQ|RING_F_SC_DEQ);
 243
 244     /* create two ethdev's */
 245
 246     port0 = rte_eth_from_rings("eth_ring0", ring, NUM_RINGS, ring, NUM_RINGS, SOCKET0);
 247     port1 = rte_eth_from_rings("eth_ring1", ring, NUM_RINGS, ring, NUM_RINGS, SOCKET0);
 248
 249
 250 To create two pseudo-Ethernet ports where the traffic is switched between them,
 251 that is, traffic sent to port 0 is read back from port 1 and vice-versa,
 252 the final two lines could be changed as below:
 253
 254 .. code-block:: c
 255
 256     port0 = rte_eth_from_rings("eth_ring0", &ring[0], 1, &ring[1], 1, SOCKET0);
 257     port1 = rte_eth_from_rings("eth_ring1", &ring[1], 1, &ring[0], 1, SOCKET0);
 258
 259 This type of configuration could be useful in a pipeline model, for example,
 260 where one may want to have inter-core communication using pseudo Ethernet devices rather than raw rings,
 261 for reasons of API consistency.
 262
 263 Enqueuing and dequeuing items from an rte_ring using the rings-based PMD may be slower than using the native rings API.
 264 This is because DPDK Ethernet drivers make use of function pointers to call the appropriate enqueue or dequeue functions,
 265 while the rte_ring specific functions are direct function calls in the code and are often inlined by the compiler.
 266
 267    Once an ethdev has been created, for either a ring or a pcap-based PMD,
 268    it should be configured and started in the same way as a regular Ethernet device, that is,
 269    by calling rte_eth_dev_configure() to set the number of receive and transmit queues,
 270    then calling rte_eth_rx_queue_setup() / tx_queue_setup() for each of those queues and
 271    finally calling rte_eth_dev_start() to allow transmission and reception of packets to begin.