examples/l3fwd/l3fwd_lpm.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2016 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <stdio.h>
  35 #include <stdlib.h>
  36 #include <stdint.h>
  37 #include <inttypes.h>
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <string.h>
  40 #include <sys/queue.h>
  41 #include <stdarg.h>
  42 #include <errno.h>
  43 #include <getopt.h>
  44 #include <stdbool.h>
  45
  46 #include <rte_debug.h>
  47 #include <rte_ether.h>
  48 #include <rte_ethdev.h>
  49 #include <rte_ring.h>
  50 #include <rte_mempool.h>
  51 #include <rte_cycles.h>
  52 #include <rte_mbuf.h>
  53 #include <rte_ip.h>
  54 #include <rte_tcp.h>
  55 #include <rte_udp.h>
  56 #include <rte_lpm.h>
  57 #include <rte_lpm6.h>
  58
  59 #include "l3fwd.h"
  60
  61 struct ipv4_l3fwd_lpm_route {
  62         uint32_t ip;
  63         uint8_t  depth;
  64         uint8_t  if_out;
  65 };
  66
  67 struct ipv6_l3fwd_lpm_route {
  68         uint8_t ip[16];
  69         uint8_t  depth;
  70         uint8_t  if_out;
  71 };
  72
  73 static struct ipv4_l3fwd_lpm_route ipv4_l3fwd_lpm_route_array[] = {
  74         {IPv4(1, 1, 1, 0), 24, 0},
  75         {IPv4(2, 1, 1, 0), 24, 1},
  76         {IPv4(3, 1, 1, 0), 24, 2},
  77         {IPv4(4, 1, 1, 0), 24, 3},
  78         {IPv4(5, 1, 1, 0), 24, 4},
  79         {IPv4(6, 1, 1, 0), 24, 5},
  80         {IPv4(7, 1, 1, 0), 24, 6},
  81         {IPv4(8, 1, 1, 0), 24, 7},
  82 };
  83
  84 static struct ipv6_l3fwd_lpm_route ipv6_l3fwd_lpm_route_array[] = {
  85         {{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 0},
  86         {{2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 1},
  87         {{3, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 2},
  88         {{4, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 3},
  89         {{5, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 4},
  90         {{6, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 5},
  91         {{7, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 6},
  92         {{8, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, 48, 7},
  93 };
  94
  95 #define IPV4_L3FWD_LPM_NUM_ROUTES \
  96         (sizeof(ipv4_l3fwd_lpm_route_array) / sizeof(ipv4_l3fwd_lpm_route_array[0]))
  97 #define IPV6_L3FWD_LPM_NUM_ROUTES \
  98         (sizeof(ipv6_l3fwd_lpm_route_array) / sizeof(ipv6_l3fwd_lpm_route_array[0]))
  99
 100 #define IPV4_L3FWD_LPM_MAX_RULES         1024
 101 #define IPV4_L3FWD_LPM_NUMBER_TBL8S (1 << 8)
 102 #define IPV6_L3FWD_LPM_MAX_RULES         1024
 103 #define IPV6_L3FWD_LPM_NUMBER_TBL8S (1 << 16)
 104
 105 struct rte_lpm *ipv4_l3fwd_lpm_lookup_struct[NB_SOCKETS];
 106 struct rte_lpm6 *ipv6_l3fwd_lpm_lookup_struct[NB_SOCKETS];
 107
 108 #if defined(__SSE4_1__)
 109 #include "l3fwd_lpm_sse.h"
 110 #else
 111 #include "l3fwd_lpm.h"
 112 #endif
 113
 114 /* main processing loop */
 115 int
 116 lpm_main_loop(__attribute__((unused)) void *dummy)
 117 {
 118         struct rte_mbuf *pkts_burst[MAX_PKT_BURST];
 119         unsigned lcore_id;
 120         uint64_t prev_tsc, diff_tsc, cur_tsc;
 121         int i, nb_rx;
 122         uint8_t portid, queueid;
 123         struct lcore_conf *qconf;
 124         const uint64_t drain_tsc = (rte_get_tsc_hz() + US_PER_S - 1) /
 125                 US_PER_S * BURST_TX_DRAIN_US;
 126
 127         prev_tsc = 0;
 128
 129         lcore_id = rte_lcore_id();
 130         qconf = &lcore_conf[lcore_id];
 131
 132         if (qconf->n_rx_queue == 0) {
 133                 RTE_LOG(INFO, L3FWD, "lcore %u has nothing to do\n", lcore_id);
 134                 return 0;
 135         }
 136
 137         RTE_LOG(INFO, L3FWD, "entering main loop on lcore %u\n", lcore_id);
 138
 139         for (i = 0; i < qconf->n_rx_queue; i++) {
 140
 141                 portid = qconf->rx_queue_list[i].port_id;
 142                 queueid = qconf->rx_queue_list[i].queue_id;
 143                 RTE_LOG(INFO, L3FWD,
 144                         " -- lcoreid=%u portid=%hhu rxqueueid=%hhu\n",
 145                         lcore_id, portid, queueid);
 146         }
 147
 148         while (!force_quit) {
 149
 150                 cur_tsc = rte_rdtsc();
 151
 152                 /*
 153                  * TX burst queue drain
 154                  */
 155                 diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
 156                 if (unlikely(diff_tsc > drain_tsc)) {
 157
 158                         for (i = 0; i < qconf->n_tx_port; ++i) {
 159                                 portid = qconf->tx_port_id[i];
 160                                 if (qconf->tx_mbufs[portid].len == 0)
 161                                         continue;
 162                                 send_burst(qconf,
 163                                         qconf->tx_mbufs[portid].len,
 164                                         portid);
 165                                 qconf->tx_mbufs[portid].len = 0;
 166                         }
 167
 168                         prev_tsc = cur_tsc;
 169                 }
 170
 171                 /*
 172                  * Read packet from RX queues
 173                  */
 174                 for (i = 0; i < qconf->n_rx_queue; ++i) {
 175                         portid = qconf->rx_queue_list[i].port_id;
 176                         queueid = qconf->rx_queue_list[i].queue_id;
 177                         nb_rx = rte_eth_rx_burst(portid, queueid, pkts_burst,
 178                                 MAX_PKT_BURST);
 179                         if (nb_rx == 0)
 180                                 continue;
 181
 182 #if defined(__SSE4_1__)
 183                         l3fwd_lpm_send_packets(nb_rx, pkts_burst,
 184                                                 portid, qconf);
 185 #else
 186                         l3fwd_lpm_no_opt_send_packets(nb_rx, pkts_burst,
 187                                                         portid, qconf);
 188 #endif /* __SSE_4_1__ */
 189                 }
 190         }
 191
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 void
 196 setup_lpm(const int socketid)
 197 {
 198         struct rte_lpm6_config config;
 199         struct rte_lpm_config config_ipv4;
 200         unsigned i;
 201         int ret;
 202         char s[64];
 203
 204         /* create the LPM table */
 205         config_ipv4.max_rules = IPV4_L3FWD_LPM_MAX_RULES;
 206         config_ipv4.number_tbl8s = IPV4_L3FWD_LPM_NUMBER_TBL8S;
 207         config_ipv4.flags = 0;
 208         snprintf(s, sizeof(s), "IPV4_L3FWD_LPM_%d", socketid);
 209         ipv4_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid] =
 210                         rte_lpm_create(s, socketid, &config_ipv4);
 211         if (ipv4_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid] == NULL)
 212                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 213                         "Unable to create the l3fwd LPM table on socket %d\n",
 214                         socketid);
 215
 216         /* populate the LPM table */
 217         for (i = 0; i < IPV4_L3FWD_LPM_NUM_ROUTES; i++) {
 218
 219                 /* skip unused ports */
 220                 if ((1 << ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out &
 221                                 enabled_port_mask) == 0)
 222                         continue;
 223
 224                 ret = rte_lpm_add(ipv4_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid],
 225                         ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].ip,
 226                         ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].depth,
 227                         ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out);
 228
 229                 if (ret < 0) {
 230                         rte_exit(EXIT_FAILURE,
 231                                 "Unable to add entry %u to the l3fwd LPM table on socket %d\n",
 232                                 i, socketid);
 233                 }
 234
 235                 printf("LPM: Adding route 0x%08x / %d (%d)\n",
 236                         (unsigned)ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].ip,
 237                         ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].depth,
 238                         ipv4_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out);
 239         }
 240
 241         /* create the LPM6 table */
 242         snprintf(s, sizeof(s), "IPV6_L3FWD_LPM_%d", socketid);
 243
 244         config.max_rules = IPV6_L3FWD_LPM_MAX_RULES;
 245         config.number_tbl8s = IPV6_L3FWD_LPM_NUMBER_TBL8S;
 246         config.flags = 0;
 247         ipv6_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid] = rte_lpm6_create(s, socketid,
 248                                 &config);
 249         if (ipv6_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid] == NULL)
 250                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 251                         "Unable to create the l3fwd LPM table on socket %d\n",
 252                         socketid);
 253
 254         /* populate the LPM table */
 255         for (i = 0; i < IPV6_L3FWD_LPM_NUM_ROUTES; i++) {
 256
 257                 /* skip unused ports */
 258                 if ((1 << ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out &
 259                                 enabled_port_mask) == 0)
 260                         continue;
 261
 262                 ret = rte_lpm6_add(ipv6_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid],
 263                         ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].ip,
 264                         ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].depth,
 265                         ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out);
 266
 267                 if (ret < 0) {
 268                         rte_exit(EXIT_FAILURE,
 269                                 "Unable to add entry %u to the l3fwd LPM table on socket %d\n",
 270                                 i, socketid);
 271                 }
 272
 273                 printf("LPM: Adding route %s / %d (%d)\n",
 274                         "IPV6",
 275                         ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].depth,
 276                         ipv6_l3fwd_lpm_route_array[i].if_out);
 277         }
 278 }
 279
 280 int
 281 lpm_check_ptype(int portid)
 282 {
 283         int i, ret;
 284         int ptype_l3_ipv4 = 0, ptype_l3_ipv6 = 0;
 285         uint32_t ptype_mask = RTE_PTYPE_L3_MASK;
 286
 287         ret = rte_eth_dev_get_supported_ptypes(portid, ptype_mask, NULL, 0);
 288         if (ret <= 0)
 289                 return 0;
 290
 291         uint32_t ptypes[ret];
 292
 293         ret = rte_eth_dev_get_supported_ptypes(portid, ptype_mask, ptypes, ret);
 294         for (i = 0; i < ret; ++i) {
 295                 if (ptypes[i] & RTE_PTYPE_L3_IPV4)
 296                         ptype_l3_ipv4 = 1;
 297                 if (ptypes[i] & RTE_PTYPE_L3_IPV6)
 298                         ptype_l3_ipv6 = 1;
 299         }
 300
 301         if (ptype_l3_ipv4 == 0)
 302                 printf("port %d cannot parse RTE_PTYPE_L3_IPV4\n", portid);
 303
 304         if (ptype_l3_ipv6 == 0)
 305                 printf("port %d cannot parse RTE_PTYPE_L3_IPV6\n", portid);
 306
 307         if (ptype_l3_ipv4 && ptype_l3_ipv6)
 308                 return 1;
 309
 310         return 0;
 311
 312 }
 313
 314 static inline void
 315 lpm_parse_ptype(struct rte_mbuf *m)
 316 {
 317         struct ether_hdr *eth_hdr;
 318         uint32_t packet_type = RTE_PTYPE_UNKNOWN;
 319         uint16_t ether_type;
 320
 321         eth_hdr = rte_pktmbuf_mtod(m, struct ether_hdr *);
 322         ether_type = eth_hdr->ether_type;
 323         if (ether_type == rte_cpu_to_be_16(ETHER_TYPE_IPv4))
 324                 packet_type |= RTE_PTYPE_L3_IPV4_EXT_UNKNOWN;
 325         else if (ether_type == rte_cpu_to_be_16(ETHER_TYPE_IPv6))
 326                 packet_type |= RTE_PTYPE_L3_IPV6_EXT_UNKNOWN;
 327
 328         m->packet_type = packet_type;
 329 }
 330
 331 uint16_t
 332 lpm_cb_parse_ptype(uint8_t port __rte_unused, uint16_t queue __rte_unused,
 333                    struct rte_mbuf *pkts[], uint16_t nb_pkts,
 334                    uint16_t max_pkts __rte_unused,
 335                    void *user_param __rte_unused)
 336 {
 337         unsigned i;
 338
 339         for (i = 0; i < nb_pkts; ++i)
 340                 lpm_parse_ptype(pkts[i]);
 341
 342         return nb_pkts;
 343 }
 344
 345 /* Return ipv4/ipv6 lpm fwd lookup struct. */
 346 void *
 347 lpm_get_ipv4_l3fwd_lookup_struct(const int socketid)
 348 {
 349         return ipv4_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid];
 350 }
 351
 352 void *
 353 lpm_get_ipv6_l3fwd_lookup_struct(const int socketid)
 354 {
 355         return ipv6_l3fwd_lpm_lookup_struct[socketid];
 356 }