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[deb_dpdk.git] / doc / guides / sample_app_ug / ip_pipeline.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2015-2018 Intel Corporation.
3
4 Internet Protocol (IP) Pipeline Application
5 ===========================================
6
7 Application overview
8 --------------------
9
10 The *Internet Protocol (IP) Pipeline* application is intended to be a vehicle for rapid development of packet processing
11 applications on multi-core CPUs.
12
13 Following OpenFlow and P4 design principles, the application can be used to create functional blocks called pipelines out
14 of input/output ports, tables and actions in a modular way. Multiple pipelines can be inter-connected through packet queues
15 to create complete applications (super-pipelines).
16
17 The pipelines are mapped to application threads, with each pipeline executed by a single thread and each thread able to run
18 one or several pipelines. The possibilities of creating pipelines out of ports, tables and actions, connecting multiple
19 pipelines together and mapping the pipelines to execution threads are endless, therefore this application can be seen as
20 a true application generator.
21
22 Pipelines are created and managed through Command Line Interface (CLI):
23
24  * Any standard TCP client (e.g. telnet, netcat, custom script, etc) is typically able to connect to the application, send
25    commands through the network and wait for the response before pushing the next command.
26
27  * All the application objects are created and managed through CLI commands:
28     * 'Primitive' objects used to create pipeline ports: memory pools, links (i.e. network interfaces), SW queues, traffic managers, etc.
29     * Action profiles: used to define the actions to be executed by pipeline input/output ports and tables.
30     * Pipeline components: input/output ports, tables, pipelines, mapping of pipelines to execution threads.
31
32 Running the application
33 -----------------------
34
35 The application startup command line is::
36
37    ip_pipeline [EAL_ARGS] -- [-s SCRIPT_FILE] [-h HOST] [-p PORT]
38
39 The application startup arguments are:
40
41 ``-s SCRIPT_FILE``
42
43  * Optional: Yes
44
45  * Default: Not present
46
47  * Argument: Path to the CLI script file to be run at application startup.
48    No CLI script file will run at startup if this argument is not present.
49
50 ``-h HOST``
51
52  * Optional: Yes
53
54  * Default: ``0.0.0.0``
55
56  * Argument: IP Address of the host running ip pipeline application to be used by
57    remote TCP based client (telnet, netcat, etc.) for connection.
58
59 ``-p PORT``
60
61  * Optional: Yes
62
63  * Default: ``8086``
64
65  * Argument: TCP port number at which the ip pipeline is running.
66    This port number should be used by remote TCP client (such as telnet, netcat, etc.) to connect to host application.
67
68 Refer to *DPDK Getting Started Guide* for general information on running applications and the Environment Abstraction Layer (EAL) options.
69
70 The following is an example command to run ip pipeline application configured for layer 2 forwarding:
71
72 .. code-block:: console
73
74     $ ./build/ip_pipeline -c 0x3 -- -s examples/route_ecmp.cli
75
76 The application should start successfully and display as follows:
77
78 .. code-block:: console
79
80     EAL: Detected 40 lcore(s)
81     EAL: Detected 2 NUMA nodes
82     EAL: Multi-process socket /var/run/.rte_unix
83     EAL: Probing VFIO support...
84     EAL: PCI device 0000:02:00.0 on NUMA socket 0
85     EAL:   probe driver: 8086:10fb net_ixgbe
86     ...
87
88 To run remote client (e.g. telnet) to communicate with the ip pipeline application:
89
90 .. code-block:: console
91
92     $ telnet 127.0.0.1 8086
93
94 When running a telnet client as above, command prompt is displayed:
95
96 .. code-block:: console
97
98     Trying 127.0.0.1...
99     Connected to 127.0.0.1.
100     Escape character is '^]'.
101
102     Welcome to IP Pipeline!
103
104     pipeline>
105
106 Once application and telnet client start running, messages can be sent from client to application.
107 At any stage, telnet client can be terminated using the quit command.
108
109
110 Application stages
111 ------------------
112
113 Initialization
114 ~~~~~~~~~~~~~~
115
116 During this stage, EAL layer is initialised and application specific arguments are parsed. Furthermore, the data strcutures
117 (i.e. linked lists) for application objects are initialized. In case of any initialization error, an error message
118 is displayed and the application is terminated.
119
120 .. _ip_pipeline_runtime:
121
122 Run-time
123 ~~~~~~~~
124
125 The master thread is creating and managing all the application objects based on CLI input.
126
127 Each data plane thread runs one or several pipelines previously assigned to it in round-robin order. Each data plane thread
128 executes two tasks in time-sharing mode:
129
130 1. *Packet processing task*: Process bursts of input packets read from the pipeline input ports.
131
132 2. *Message handling task*: Periodically, the data plane thread pauses the packet processing task and polls for request
133    messages send by the master thread. Examples: add/remove pipeline to/from current data plane thread, add/delete rules
134    to/from given table of a specific pipeline owned by the current data plane thread, read statistics, etc.
135
136 Examples
137 --------
138
139 .. _table_examples:
140
141 .. tabularcolumns:: |p{3cm}|p{5cm}|p{4cm}|p{4cm}|
142
143 .. table:: Pipeline examples provided with the application
144
145    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
146    | Name                  | Table(s)             | Actions        | Messages                           |
147    +=======================+======================+================+====================================+
148    | L2fwd                 | Stub                 | Forward        | 1. Mempool create                  |
149    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
150    | Note: Implemented     |                      |                | 3. Pipeline create                 |
151    | using pipeline with   |                      |                | 4. Pipeline port in/out            |
152    | a simple pass-through |                      |                | 5. Pipeline table                  |
153    | connection between    |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
154    | input and output      |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
155    | ports.                |                      |                | 8. Pipeline table rule add         |
156    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
157    | Flow classification   | Exact match          | Forward        | 1. Mempool create                  |
158    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
159    |                       | * Key = byte array   |                | 3. Pipeline create                 |
160    |                       |    (16 bytes)        |                | 4. Pipeline port in/out            |
161    |                       | * Offset = 278       |                | 5. Pipeline table                  |
162    |                       | * Table size = 64K   |                | 6. Pipeline port in table          |
163    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
164    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
165    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
166    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
167    | KNI                   | Stub                 | Forward        | 1. Mempool create                  |
168    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
169    |                       |                      |                | 3. Pipeline create                 |
170    |                       |                      |                | 4. Pipeline port in/out            |
171    |                       |                      |                | 5. Pipeline table                  |
172    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
173    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
174    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add         |
175    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
176    | Firewall              | ACL                  | Allow/Drop     | 1. Mempool create                  |
177    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
178    |                       | * Key = n-tuple      |                | 3. Pipeline create                 |
179    |                       | * Offset = 270       |                | 4. Pipeline port in/out            |
180    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table                  |
181    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
182    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
183    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
184    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
185    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
186    | IP routing            | LPM (IPv4)           | Forward        | 1. Mempool Create                  |
187    |                       |                      |                | 2. Link create                     |
188    |                       | * Key = IP dest addr |                | 3. Pipeline creat                  |
189    |                       | * Offset = 286       |                | 4. Pipeline port in/out            |
190    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table                  |
191    |                       |                      |                | 6. Pipeline port in table          |
192    |                       |                      |                | 7. Pipeline enable                 |
193    |                       |                      |                | 8. Pipeline table rule add default |
194    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add         |
195    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
196    | Equal-cost multi-path | LPM (IPv4)           | Forward,       | 1. Mempool Create                  |
197    | routing (ECMP)        |                      | load balance,  | 2. Link create                     |
198    |                       | * Key = IP dest addr | encap ether    | 3. Pipeline create                 |
199    |                       | * Offset = 286       |                | 4. Pipeline port in/out            |
200    |                       | * Table size = 4K    |                | 5. Pipeline table (LPM)            |
201    |                       |                      |                | 6. Pipeline table (Array)          |
202    |                       |                      |                | 7. Pipeline port in table (LPM)    |
203    |                       | Array                |                | 8. Pipeline enable                 |
204    |                       |                      |                | 9. Pipeline table rule add default |
205    |                       | * Key = Array index  |                | 10. Pipeline table rule add(LPM)   |
206    |                       | * Offset = 256       |                | 11. Pipeline table rule add(Array) |
207    |                       | * Size = 64K         |                |                                    |
208    |                       |                      |                |                                    |
209    +-----------------------+----------------------+----------------+------------------------------------+
210
211 Command Line Interface (CLI)
212 ----------------------------
213
214 Link
215 ~~~~
216
217  Link configuration ::
218
219    link <link_name>
220     dev <device_name>|port <port_id>
221     rxq <n_queues> <queue_size> <mempool_name>
222     txq <n_queues> <queue_size> promiscuous on | off
223     [rss <qid_0> ... <qid_n>]
224
225  Note: The PCI device name must be specified in the Domain:Bus:Device.Function format.
226
227
228 Mempool
229 ~~~~~~~
230
231  Mempool create ::
232
233    mempool <mempool_name> buffer <buffer_size>
234    pool <pool_size> cache <cache_size> cpu <cpu_id>
235
236
237 Software queue
238 ~~~~~~~~~~~~~~
239
240   Create software queue ::
241
242    swq <swq_name> size <size> cpu <cpu_id>
243
244
245 Traffic manager
246 ~~~~~~~~~~~~~~~
247
248  Add traffic manager subport profile ::
249
250   tmgr subport profile
251    <tb_rate> <tb_size>
252    <tc0_rate> <tc1_rate> <tc2_rate> <tc3_rate>
253    <tc_period>
254
255
256  Add traffic manager pipe profile ::
257
258   tmgr pipe profile
259    <tb_rate> <tb_size>
260    <tc0_rate> <tc1_rate> <tc2_rate> <tc3_rate>
261    <tc_period>
262    <tc_ov_weight> <wrr_weight0..15>
263
264  Create traffic manager port ::
265
266   tmgr <tmgr_name>
267    rate <rate>
268    spp <n_subports_per_port>
269    pps <n_pipes_per_subport>
270    qsize <qsize_tc0>
271    <qsize_tc1> <qsize_tc2> <qsize_tc3>
272    fo <frame_overhead> mtu <mtu> cpu <cpu_id>
273
274  Configure traffic manager subport ::
275
276   tmgr <tmgr_name>
277    subport <subport_id>
278    profile <subport_profile_id>
279
280  Configure traffic manager pipe ::
281
282   tmgr <tmgr_name>
283    subport <subport_id>
284    pipe from <pipe_id_first> to <pipe_id_last>
285    profile <pipe_profile_id>
286
287
288 Tap
289 ~~~
290
291  Create tap port ::
292
293   tap <name>
294
295
296 Kni
297 ~~~
298
299   Create kni port ::
300
301    kni <kni_name>
302     link <link_name>
303     mempool <mempool_name>
304     [thread <thread_id>]
305
306
307 Cryptodev
308 ~~~~~~~~~
309
310   Create cryptodev port ::
311
312    cryptodev <cryptodev_name>
313     dev <DPDK Cryptodev PMD name>
314     queue <n_queues> <queue_size>
315
316 Action profile
317 ~~~~~~~~~~~~~~
318
319  Create action profile for pipeline input port ::
320
321   port in action profile <profile_name>
322    [filter match | mismatch offset <key_offset> mask <key_mask> key <key_value> port <port_id>]
323    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> port <port_id0> ... <port_id15>]
324
325  Create action profile for the pipeline table ::
326
327   table action profile <profile_name>
328    ipv4 | ipv6
329    offset <ip_offset>
330    fwd
331    [balance offset <key_offset> mask <key_mask> outoffset <out_offset>]
332    [meter srtcm | trtcm
333        tc <n_tc>
334        stats none | pkts | bytes | both]
335    [tm spp <n_subports_per_port> pps <n_pipes_per_subport>]
336    [encap ether | vlan | qinq | mpls | pppoe]
337    [nat src | dst
338        proto udp | tcp]
339    [ttl drop | fwd
340        stats none | pkts]
341    [stats pkts | bytes | both]
342    [sym_crypto cryptodev <cryptodev_name>
343        mempool_create <mempool_name> mempool_init <mempool_name>]
344    [time]
345
346
347 Pipeline
348 ~~~~~~~~
349
350 Create pipeline ::
351
352   pipeline <pipeline_name>
353    period <timer_period_ms>
354    offset_port_id <offset_port_id>
355    cpu <cpu_id>
356
357 Create pipeline input port ::
358
359   pipeline <pipeline_name> port in
360    bsz <burst_size>
361    link <link_name> rxq <queue_id>
362    | swq <swq_name>
363    | tmgr <tmgr_name>
364    | tap <tap_name> mempool <mempool_name> mtu <mtu>
365    | kni <kni_name>
366    | source mempool <mempool_name> file <file_name> bpp <n_bytes_per_pkt>
367    [action <port_in_action_profile_name>]
368    [disabled]
369
370 Create pipeline output port ::
371
372   pipeline <pipeline_name> port out
373    bsz <burst_size>
374    link <link_name> txq <txq_id>
375    | swq <swq_name>
376    | tmgr <tmgr_name>
377    | tap <tap_name>
378    | kni <kni_name>
379    | sink [file <file_name> pkts <max_n_pkts>]
380
381 Create pipeline table ::
382
383   pipeline <pipeline_name> table
384        match
385        acl
386            ipv4 | ipv6
387            offset <ip_header_offset>
388            size <n_rules>
389        | array
390            offset <key_offset>
391            size <n_keys>
392        | hash
393            ext | lru
394            key <key_size>
395            mask <key_mask>
396            offset <key_offset>
397            buckets <n_buckets>
398            size <n_keys>
399        | lpm
400            ipv4 | ipv6
401            offset <ip_header_offset>
402            size <n_rules>
403        | stub
404    [action <table_action_profile_name>]
405
406 Connect pipeline input port to table ::
407
408   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> table <table_id>
409
410 Display statistics for specific pipeline input port, output port
411 or table ::
412
413   pipeline <pipeline_name> port in <port_id> stats read [clear]
414   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> stats read [clear]
415   pipeline <pipeline_name> table <table_id> stats read [clear]
416
417 Enable given input port for specific pipeline instance ::
418
419   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
420
421 Disable given input port for specific pipeline instance ::
422
423   pipeline <pipeline_name> port out <port_id> disable
424
425 Add default rule to table for specific pipeline instance ::
426
427   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
428      match
429         default
430      action
431         fwd
432            drop
433            | port <port_id>
434            | meta
435            | table <table_id>
436
437 Add rule to table for specific pipeline instance ::
438
439   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add
440
441   match
442      acl
443         priority <priority>
444         ipv4 | ipv6 <sa> <sa_depth> <da> <da_depth>
445         <sp0> <sp1> <dp0> <dp1> <proto>
446      | array <pos>
447      | hash
448         raw <key>
449         | ipv4_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
450         | ipv6_5tuple <sa> <da> <sp> <dp> <proto>
451         | ipv4_addr <addr>
452         | ipv6_addr <addr>
453         | qinq <svlan> <cvlan>
454      | lpm
455         ipv4 | ipv6 <addr> <depth>
456
457   action
458      fwd
459         drop
460         | port <port_id>
461         | meta
462         | table <table_id>
463      [balance <out0> ... <out7>]
464      [meter
465         tc0 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
466         [tc1 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
467         tc2 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>
468         tc3 meter <meter_profile_id> policer g <pa> y <pa> r <pa>]]
469      [tm subport <subport_id> pipe <pipe_id>]
470      [encap
471         ether <da> <sa>
472         | vlan <da> <sa> <pcp> <dei> <vid>
473         | qinq <da> <sa> <pcp> <dei> <vid> <pcp> <dei> <vid>
474         | mpls unicast | multicast
475            <da> <sa>
476            label0 <label> <tc> <ttl>
477            [label1 <label> <tc> <ttl>
478            [label2 <label> <tc> <ttl>
479            [label3 <label> <tc> <ttl>]]]
480         | pppoe <da> <sa> <session_id>]
481      [nat ipv4 | ipv6 <addr> <port>]
482      [ttl dec | keep]
483      [stats]
484      [time]
485      [sym_crypto
486         encrypt | decrypt
487         type
488         | cipher
489            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
490         | cipher_auth
491            cipher_algo <algo> cipher_key <key> cipher_iv <iv>
492            auth_algo <algo> auth_key <key> digest_size <size>
493         | aead
494            aead_algo <algo> aead_key <key> aead_iv <iv> aead_aad <aad>
495            digest_size <size>
496         data_offset <data_offset>]
497
498   where:
499      <pa> ::= g | y | r | drop
500
501 Add bulk rules to table for specific pipeline instance ::
502
503   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule add bulk <file_name> <n_rules>
504
505   Where:
506   - file_name = path to file
507   - File line format = match <match> action <action>
508
509 Delete table rule for specific pipeline instance ::
510
511   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
512      match <match>
513
514 Delete default table rule for specific pipeline instance ::
515
516   pipeline <pipeline_name> table <table_id> rule delete
517      match
518         default
519
520 Add meter profile to the table for specific pipeline instance ::
521
522   pipeline <pipeline_name> table <table_id> meter profile <meter_profile_id>
523    add srtcm cir <cir> cbs <cbs> ebs <ebs>
524    | trtcm cir <cir> pir <pir> cbs <cbs> pbs <pbs>
525
526 Delete meter profile from the table for specific pipeline instance ::
527
528   pipeline <pipeline_name> table <table_id>
529    meter profile <meter_profile_id> delete
530
531
532 Update the dscp table for meter or traffic manager action for specific
533 pipeline instance ::
534
535    pipeline <pipeline_name> table <table_id> dscp <file_name>
536
537    Where:
538       - file_name = path to file
539       - exactly 64 lines
540       - File line format = <tc_id> <tc_queue_id> <color>, with <color> as: g | y | r
541
542
543 Pipeline enable/disable
544 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
545
546    Enable given pipeline instance for specific data plane thread ::
547
548     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> enable
549
550
551    Disable given pipeline instance for specific data plane thread ::
552
553     thread <thread_id> pipeline <pipeline_name> disable