d922522fddd7fa141b6f79a918a6874682dfba8a
[deb_dpdk.git] / examples / multi_process / l2fwd_fork / main.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 #define _GNU_SOURCE
34 #include <stdio.h>
35 #include <stdlib.h>
36 #include <unistd.h>
37 #include <string.h>
38 #include <stdint.h>
39 #include <sched.h>
40 #include <inttypes.h>
41 #include <sys/types.h>
42 #include <sys/queue.h>
43 #include <netinet/in.h>
44 #include <setjmp.h>
45 #include <stdarg.h>
46 #include <ctype.h>
47 #include <errno.h>
48 #include <getopt.h>
49
50 #include <rte_common.h>
51 #include <rte_log.h>
52 #include <rte_memory.h>
53 #include <rte_memcpy.h>
54 #include <rte_memzone.h>
55 #include <rte_eal.h>
56 #include <rte_per_lcore.h>
57 #include <rte_launch.h>
58 #include <rte_atomic.h>
59 #include <rte_spinlock.h>
60 #include <rte_cycles.h>
61 #include <rte_prefetch.h>
62 #include <rte_lcore.h>
63 #include <rte_per_lcore.h>
64 #include <rte_branch_prediction.h>
65 #include <rte_interrupts.h>
66 #include <rte_pci.h>
67 #include <rte_random.h>
68 #include <rte_debug.h>
69 #include <rte_ether.h>
70 #include <rte_ethdev.h>
71 #include <rte_ring.h>
72 #include <rte_mempool.h>
73 #include <rte_mbuf.h>
74 #include <rte_malloc.h>
75
76 #include "flib.h"
77
78 #define RTE_LOGTYPE_L2FWD RTE_LOGTYPE_USER1
79 #define MBUF_NAME       "mbuf_pool_%d"
80 #define MBUF_DATA_SIZE  RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE
81 #define NB_MBUF   8192
82 #define RING_MASTER_NAME        "l2fwd_ring_m2s_"
83 #define RING_SLAVE_NAME         "l2fwd_ring_s2m_"
84 #define MAX_NAME_LEN    32
85 /* RECREATE flag indicate needs initialize resource and launch slave_core again */
86 #define SLAVE_RECREATE_FLAG 0x1
87 /* RESTART flag indicate needs restart port and send START command again */
88 #define SLAVE_RESTART_FLAG 0x2
89 #define INVALID_MAPPING_ID      ((unsigned)LCORE_ID_ANY)
90 /* Maximum message buffer per slave */
91 #define NB_CORE_MSGBUF  32
92 enum l2fwd_cmd{
93         CMD_START,
94         CMD_STOP,
95 };
96
97 #define MAX_PKT_BURST 32
98 #define BURST_TX_DRAIN_US 100 /* TX drain every ~100us */
99
100 /*
101  * Configurable number of RX/TX ring descriptors
102  */
103 #define RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT 128
104 #define RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT 512
105 static uint16_t nb_rxd = RTE_TEST_RX_DESC_DEFAULT;
106 static uint16_t nb_txd = RTE_TEST_TX_DESC_DEFAULT;
107
108 /* ethernet addresses of ports */
109 static struct ether_addr l2fwd_ports_eth_addr[RTE_MAX_ETHPORTS];
110
111 /* mask of enabled ports */
112 static uint32_t l2fwd_enabled_port_mask = 0;
113
114 /* list of enabled ports */
115 static uint32_t l2fwd_dst_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
116
117 static unsigned int l2fwd_rx_queue_per_lcore = 1;
118
119 struct mbuf_table {
120         unsigned len;
121         struct rte_mbuf *m_table[MAX_PKT_BURST];
122 };
123
124 #define MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE 16
125 #define MAX_TX_QUEUE_PER_PORT 16
126 struct lcore_queue_conf {
127         unsigned n_rx_port;
128         unsigned rx_port_list[MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE];
129 } __rte_cache_aligned;
130 struct lcore_queue_conf lcore_queue_conf[RTE_MAX_LCORE];
131
132 struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
133
134 struct lcore_resource_struct {
135         int enabled;    /* Only set in case this lcore involved into packet forwarding */
136         int flags;          /* Set only slave need to restart or recreate */
137         unsigned lcore_id;  /*  lcore ID */
138         unsigned pair_id;       /* dependency lcore ID on port */
139         char ring_name[2][MAX_NAME_LEN];
140         /* ring[0] for master send cmd, slave read */
141         /* ring[1] for slave send ack, master read */
142         struct rte_ring *ring[2];
143         int port_num;                                   /* Total port numbers */
144         uint8_t port[RTE_MAX_ETHPORTS]; /* Port id for that lcore to receive packets */
145 }__attribute__((packed)) __rte_cache_aligned;
146
147 static struct lcore_resource_struct lcore_resource[RTE_MAX_LCORE];
148 static struct rte_mempool *message_pool;
149 static rte_spinlock_t res_lock = RTE_SPINLOCK_INITIALIZER;
150 /* use floating processes */
151 static int float_proc = 0;
152 /* Save original cpu affinity */
153 struct cpu_aff_arg{
154         cpu_set_t set;
155         size_t size;
156 }cpu_aff;
157
158 static const struct rte_eth_conf port_conf = {
159         .rxmode = {
160                 .split_hdr_size = 0,
161                 .header_split   = 0, /**< Header Split disabled */
162                 .hw_ip_checksum = 0, /**< IP checksum offload disabled */
163                 .hw_vlan_filter = 0, /**< VLAN filtering disabled */
164                 .jumbo_frame    = 0, /**< Jumbo Frame Support disabled */
165                 .hw_strip_crc   = 1, /**< CRC stripped by hardware */
166         },
167         .txmode = {
168                 .mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE,
169         },
170 };
171
172 static struct rte_mempool * l2fwd_pktmbuf_pool[RTE_MAX_ETHPORTS];
173
174 /* Per-port statistics struct */
175 struct l2fwd_port_statistics {
176         uint64_t tx;
177         uint64_t rx;
178         uint64_t dropped;
179 } __rte_cache_aligned;
180 struct l2fwd_port_statistics *port_statistics;
181 /**
182  * pointer to lcore ID mapping array, used to return lcore id in case slave
183  * process exited unexpectedly, use only floating process option applied
184  **/
185 unsigned *mapping_id;
186
187 /* A tsc-based timer responsible for triggering statistics printout */
188 #define TIMER_MILLISECOND 2000000ULL /* around 1ms at 2 Ghz */
189 #define MAX_TIMER_PERIOD 86400 /* 1 day max */
190 static int64_t timer_period = 10 * TIMER_MILLISECOND * 1000; /* default period is 10 seconds */
191
192 static int l2fwd_launch_one_lcore(void *dummy);
193
194 /* Print out statistics on packets dropped */
195 static void
196 print_stats(void)
197 {
198         uint64_t total_packets_dropped, total_packets_tx, total_packets_rx;
199         unsigned portid;
200
201         total_packets_dropped = 0;
202         total_packets_tx = 0;
203         total_packets_rx = 0;
204
205         const char clr[] = { 27, '[', '2', 'J', '\0' };
206         const char topLeft[] = { 27, '[', '1', ';', '1', 'H','\0' };
207
208                 /* Clear screen and move to top left */
209         printf("%s%s", clr, topLeft);
210
211         printf("\nPort statistics ====================================");
212
213         for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++) {
214                 /* skip disabled ports */
215                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
216                         continue;
217                 printf("\nStatistics for port %u ------------------------------"
218                            "\nPackets sent: %24"PRIu64
219                            "\nPackets received: %20"PRIu64
220                            "\nPackets dropped: %21"PRIu64,
221                            portid,
222                            port_statistics[portid].tx,
223                            port_statistics[portid].rx,
224                            port_statistics[portid].dropped);
225
226                 total_packets_dropped += port_statistics[portid].dropped;
227                 total_packets_tx += port_statistics[portid].tx;
228                 total_packets_rx += port_statistics[portid].rx;
229         }
230         printf("\nAggregate statistics ==============================="
231                    "\nTotal packets sent: %18"PRIu64
232                    "\nTotal packets received: %14"PRIu64
233                    "\nTotal packets dropped: %15"PRIu64,
234                    total_packets_tx,
235                    total_packets_rx,
236                    total_packets_dropped);
237         printf("\n====================================================\n");
238 }
239
240 static int
241 clear_cpu_affinity(void)
242 {
243         int s;
244
245         s = sched_setaffinity(0, cpu_aff.size, &cpu_aff.set);
246         if (s != 0) {
247                 printf("sched_setaffinity failed:%s\n", strerror(errno));
248                 return -1;
249         }
250
251         return 0;
252 }
253
254 static int
255 get_cpu_affinity(void)
256 {
257         int s;
258
259         cpu_aff.size = sizeof(cpu_set_t);
260         CPU_ZERO(&cpu_aff.set);
261
262         s = sched_getaffinity(0, cpu_aff.size, &cpu_aff.set);
263         if (s != 0) {
264                 printf("sched_getaffinity failed:%s\n", strerror(errno));
265                 return -1;
266         }
267
268         return 0;
269 }
270
271 /**
272  * This fnciton demonstrates the approach to create ring in first instance
273  * or re-attach an existed ring in later instance.
274  **/
275 static struct rte_ring *
276 create_ring(const char *name, unsigned count,
277                                         int socket_id,unsigned flags)
278 {
279         struct rte_ring *ring;
280
281         if (name == NULL)
282                 return NULL;
283
284         /* If already create, just attached it */
285         if (likely((ring = rte_ring_lookup(name)) != NULL))
286                 return ring;
287
288         /* First call it, create one */
289         return rte_ring_create(name, count, socket_id, flags);
290 }
291
292 /* Malloc with rte_malloc on structures that shared by master and slave */
293 static int
294 l2fwd_malloc_shared_struct(void)
295 {
296         port_statistics = rte_zmalloc("port_stat",
297                                                 sizeof(struct l2fwd_port_statistics) * RTE_MAX_ETHPORTS,
298                                                 0);
299         if (port_statistics == NULL)
300                 return -1;
301
302         /* allocate  mapping_id array */
303         if (float_proc) {
304                 int i;
305                 mapping_id = rte_malloc("mapping_id", sizeof(unsigned) * RTE_MAX_LCORE,
306                                                                 0);
307
308                 if (mapping_id == NULL)
309                         return -1;
310
311                 for (i = 0 ;i < RTE_MAX_LCORE; i++)
312                         mapping_id[i] = INVALID_MAPPING_ID;
313         }
314         return 0;
315 }
316
317 /* Create ring which used for communicate among master and slave */
318 static int
319 create_ms_ring(unsigned slaveid)
320 {
321         unsigned flag = RING_F_SP_ENQ | RING_F_SC_DEQ;
322         struct lcore_resource_struct *res = &lcore_resource[slaveid];
323         unsigned socketid = rte_socket_id();
324
325         /* Always assume create ring on master socket_id */
326         /* Default only create a ring size 32 */
327         snprintf(res->ring_name[0], MAX_NAME_LEN, "%s%u",
328                         RING_MASTER_NAME, slaveid);
329         if ((res->ring[0] = create_ring(res->ring_name[0], NB_CORE_MSGBUF,
330                                 socketid, flag)) == NULL) {
331                 printf("Create m2s ring %s failed\n", res->ring_name[0]);
332                 return -1;
333         }
334
335         snprintf(res->ring_name[1], MAX_NAME_LEN, "%s%u",
336                         RING_SLAVE_NAME, slaveid);
337         if ((res->ring[1] = create_ring(res->ring_name[1], NB_CORE_MSGBUF,
338                 socketid, flag)) == NULL) {
339                 printf("Create s2m ring %s failed\n", res->ring_name[1]);
340                 return -1;
341         }
342
343         return 0;
344 }
345
346 /* send command to pair in paired master and slave ring */
347 static inline int
348 sendcmd(unsigned slaveid, enum l2fwd_cmd cmd, int is_master)
349 {
350         struct lcore_resource_struct *res = &lcore_resource[slaveid];
351         void *msg;
352         int fd = !is_master;
353
354         /* Only check master, it must be enabled and running if it is slave */
355         if (is_master && !res->enabled)
356                 return -1;
357
358         if (res->ring[fd] == NULL)
359                 return -1;
360
361         if (rte_mempool_get(message_pool, &msg) < 0) {
362                 printf("Error to get message buffer\n");
363                 return -1;
364         }
365
366         *(enum l2fwd_cmd *)msg = cmd;
367
368         if (rte_ring_enqueue(res->ring[fd], msg) != 0) {
369                 printf("Enqueue error\n");
370                 rte_mempool_put(message_pool, msg);
371                 return -1;
372         }
373
374         return 0;
375 }
376
377 /* Get command from pair in paired master and slave ring */
378 static inline int
379 getcmd(unsigned slaveid, enum l2fwd_cmd *cmd, int is_master)
380 {
381         struct lcore_resource_struct *res = &lcore_resource[slaveid];
382         void *msg;
383         int fd = !!is_master;
384         int ret;
385         /* Only check master, it must be enabled and running if it is slave */
386         if (is_master && (!res->enabled))
387                 return -1;
388
389         if (res->ring[fd] == NULL)
390                 return -1;
391
392         ret = rte_ring_dequeue(res->ring[fd], &msg);
393
394         if (ret == 0) {
395                 *cmd = *(enum l2fwd_cmd *)msg;
396                 rte_mempool_put(message_pool, msg);
397         }
398         return ret;
399 }
400
401 /* Master send command to slave and wait until ack received or error met */
402 static int
403 master_sendcmd_with_ack(unsigned slaveid, enum l2fwd_cmd cmd)
404 {
405         enum l2fwd_cmd ack_cmd;
406         int ret = -1;
407
408         if (sendcmd(slaveid, cmd, 1) != 0)
409                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Failed to send message\n");
410
411         /* Get ack */
412         while (1) {
413                 ret = getcmd(slaveid, &ack_cmd, 1);
414                 if (ret == 0 && cmd == ack_cmd)
415                         break;
416
417                 /* If slave not running yet, return an error */
418                 if (flib_query_slave_status(slaveid) != ST_RUN) {
419                         ret = -ENOENT;
420                         break;
421                 }
422         }
423
424         return ret;
425 }
426
427 /* restart all port that assigned to that slave lcore */
428 static int
429 reset_slave_all_ports(unsigned slaveid)
430 {
431         struct lcore_resource_struct *slave = &lcore_resource[slaveid];
432         int i, ret = 0;
433
434         /* stop/start port */
435         for (i = 0; i < slave->port_num; i++) {
436                 char buf_name[RTE_MEMPOOL_NAMESIZE];
437                 struct rte_mempool *pool;
438                 printf("Stop port :%d\n", slave->port[i]);
439                 rte_eth_dev_stop(slave->port[i]);
440                 snprintf(buf_name, RTE_MEMPOOL_NAMESIZE, MBUF_NAME, slave->port[i]);
441                 pool = rte_mempool_lookup(buf_name);
442                 if (pool)
443                         printf("Port %d mempool free object is %u(%u)\n", slave->port[i],
444                                 rte_mempool_avail_count(pool),
445                                 (unsigned int)NB_MBUF);
446                 else
447                         printf("Can't find mempool %s\n", buf_name);
448
449                 printf("Start port :%d\n", slave->port[i]);
450                 ret = rte_eth_dev_start(slave->port[i]);
451                 if (ret != 0)
452                         break;
453         }
454         return ret;
455 }
456
457 static int
458 reset_shared_structures(unsigned slaveid)
459 {
460         int ret;
461         /* Only port are shared resource here */
462         ret = reset_slave_all_ports(slaveid);
463
464         return ret;
465 }
466
467 /**
468  * Call this function to re-create resource that needed for slave process that
469  * exited in last instance
470  **/
471 static int
472 init_slave_res(unsigned slaveid)
473 {
474         struct lcore_resource_struct *slave = &lcore_resource[slaveid];
475         enum l2fwd_cmd cmd;
476
477         if (!slave->enabled) {
478                 printf("Something wrong with lcore=%u enabled=%d\n",slaveid,
479                         slave->enabled);
480                 return -1;
481         }
482
483         /* Initialize ring */
484         if (create_ms_ring(slaveid) != 0)
485                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "failed to create ring for slave %u\n",
486                                 slaveid);
487
488         /* drain un-read buffer if have */
489         while (getcmd(slaveid, &cmd, 1) == 0);
490         while (getcmd(slaveid, &cmd, 0) == 0);
491
492         return 0;
493 }
494
495 static int
496 recreate_one_slave(unsigned slaveid)
497 {
498         int ret = 0;
499         /* Re-initialize resource for stalled slave */
500         if ((ret = init_slave_res(slaveid)) != 0) {
501                 printf("Init slave=%u failed\n", slaveid);
502                 return ret;
503         }
504
505         if ((ret = flib_remote_launch(l2fwd_launch_one_lcore, NULL, slaveid))
506                 != 0)
507                 printf("Launch slave %u failed\n", slaveid);
508
509         return ret;
510 }
511
512 /**
513  * remapping resource belong to slave_id to new lcore that gets from flib_assign_lcore_id(),
514  * used only floating process option applied.
515  *
516  * @param slaveid
517  *   original lcore_id that apply for remapping
518  */
519 static void
520 remapping_slave_resource(unsigned slaveid, unsigned map_id)
521 {
522
523         /* remapping lcore_resource */
524         memcpy(&lcore_resource[map_id], &lcore_resource[slaveid],
525                         sizeof(struct lcore_resource_struct));
526
527         /* remapping lcore_queue_conf */
528         memcpy(&lcore_queue_conf[map_id], &lcore_queue_conf[slaveid],
529                         sizeof(struct lcore_queue_conf));
530 }
531
532 static int
533 reset_pair(unsigned slaveid, unsigned pairid)
534 {
535         int ret;
536         if ((ret = reset_shared_structures(slaveid)) != 0)
537                 goto back;
538
539         if((ret = reset_shared_structures(pairid)) != 0)
540                 goto back;
541
542         if (float_proc) {
543                 unsigned map_id = mapping_id[slaveid];
544
545                 if (map_id != INVALID_MAPPING_ID) {
546                         printf("%u return mapping id %u\n", slaveid, map_id);
547                         flib_free_lcore_id(map_id);
548                         mapping_id[slaveid] = INVALID_MAPPING_ID;
549                 }
550
551                 map_id = mapping_id[pairid];
552                 if (map_id != INVALID_MAPPING_ID) {
553                         printf("%u return mapping id %u\n", pairid, map_id);
554                         flib_free_lcore_id(map_id);
555                         mapping_id[pairid] = INVALID_MAPPING_ID;
556                 }
557         }
558
559         if((ret = recreate_one_slave(slaveid)) != 0)
560                 goto back;
561
562         ret = recreate_one_slave(pairid);
563
564 back:
565         return ret;
566 }
567
568 static void
569 slave_exit_cb(unsigned slaveid, __attribute__((unused))int stat)
570 {
571         struct lcore_resource_struct *slave = &lcore_resource[slaveid];
572
573         printf("Get slave %u leave info\n", slaveid);
574         if (!slave->enabled) {
575                 printf("Lcore=%u not registered for it's exit\n", slaveid);
576                 return;
577         }
578         rte_spinlock_lock(&res_lock);
579
580         /* Change the state and wait master to start them */
581         slave->flags = SLAVE_RECREATE_FLAG;
582
583         rte_spinlock_unlock(&res_lock);
584 }
585
586 static void
587 l2fwd_simple_forward(struct rte_mbuf *m, unsigned portid)
588 {
589         struct ether_hdr *eth;
590         void *tmp;
591         unsigned dst_port;
592         int sent;
593         struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer;
594
595         dst_port = l2fwd_dst_ports[portid];
596         eth = rte_pktmbuf_mtod(m, struct ether_hdr *);
597
598         /* 02:00:00:00:00:xx */
599         tmp = &eth->d_addr.addr_bytes[0];
600         *((uint64_t *)tmp) = 0x000000000002 + ((uint64_t)dst_port << 40);
601
602         /* src addr */
603         ether_addr_copy(&l2fwd_ports_eth_addr[dst_port], &eth->s_addr);
604
605         buffer = tx_buffer[dst_port];
606         sent = rte_eth_tx_buffer(dst_port, 0, buffer, m);
607         if (sent)
608                 port_statistics[dst_port].tx += sent;
609 }
610
611 /* main processing loop */
612 static void
613 l2fwd_main_loop(void)
614 {
615         struct rte_mbuf *pkts_burst[MAX_PKT_BURST];
616         struct rte_mbuf *m;
617         int sent;
618         unsigned lcore_id;
619         uint64_t prev_tsc, diff_tsc, cur_tsc;
620         unsigned i, j, portid, nb_rx;
621         struct lcore_queue_conf *qconf;
622         const uint64_t drain_tsc = (rte_get_tsc_hz() + US_PER_S - 1) / US_PER_S *
623                         BURST_TX_DRAIN_US;
624         struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer;
625
626         prev_tsc = 0;
627
628         lcore_id = rte_lcore_id();
629
630         qconf = &lcore_queue_conf[lcore_id];
631
632         if (qconf->n_rx_port == 0) {
633                 RTE_LOG(INFO, L2FWD, "lcore %u has nothing to do\n", lcore_id);
634                 return;
635         }
636
637         RTE_LOG(INFO, L2FWD, "entering main loop on lcore %u\n", lcore_id);
638
639         for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
640                 portid = qconf->rx_port_list[i];
641                 RTE_LOG(INFO, L2FWD, " -- lcoreid=%u portid=%u\n", lcore_id,
642                         portid);
643         }
644
645         while (1) {
646                 enum l2fwd_cmd cmd;
647                 cur_tsc = rte_rdtsc();
648
649                 if (unlikely(getcmd(lcore_id, &cmd, 0) == 0)) {
650                         sendcmd(lcore_id, cmd, 0);
651
652                         /* If get stop command, stop forwarding and exit */
653                         if (cmd == CMD_STOP) {
654                                 return;
655                         }
656                 }
657
658                 /*
659                  * TX burst queue drain
660                  */
661                 diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
662                 if (unlikely(diff_tsc > drain_tsc)) {
663
664                         for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
665
666                                 portid = l2fwd_dst_ports[qconf->rx_port_list[i]];
667                                 buffer = tx_buffer[portid];
668
669                                 sent = rte_eth_tx_buffer_flush(portid, 0, buffer);
670                                 if (sent)
671                                         port_statistics[portid].tx += sent;
672
673                         }
674
675                         prev_tsc = cur_tsc;
676                 }
677
678                 /*
679                  * Read packet from RX queues
680                  */
681                 for (i = 0; i < qconf->n_rx_port; i++) {
682
683                         portid = qconf->rx_port_list[i];
684                         nb_rx = rte_eth_rx_burst((uint8_t) portid, 0,
685                                                  pkts_burst, MAX_PKT_BURST);
686
687                         port_statistics[portid].rx += nb_rx;
688
689                         for (j = 0; j < nb_rx; j++) {
690                                 m = pkts_burst[j];
691                                 rte_prefetch0(rte_pktmbuf_mtod(m, void *));
692                                 l2fwd_simple_forward(m, portid);
693                         }
694                 }
695         }
696 }
697
698 static int
699 l2fwd_launch_one_lcore(__attribute__((unused)) void *dummy)
700 {
701         unsigned lcore_id = rte_lcore_id();
702
703         if (float_proc) {
704                 unsigned flcore_id;
705
706                 /* Change it to floating process, also change it's lcore_id */
707                 clear_cpu_affinity();
708                 RTE_PER_LCORE(_lcore_id) = 0;
709                 /* Get a lcore_id */
710                 if (flib_assign_lcore_id() < 0 ) {
711                         printf("flib_assign_lcore_id failed\n");
712                         return -1;
713                 }
714                 flcore_id = rte_lcore_id();
715                 /* Set mapping id, so master can return it after slave exited */
716                 mapping_id[lcore_id] = flcore_id;
717                 printf("Org lcore_id = %u, cur lcore_id = %u\n",
718                                 lcore_id, flcore_id);
719                 remapping_slave_resource(lcore_id, flcore_id);
720         }
721
722         l2fwd_main_loop();
723
724         /* return lcore_id before return */
725         if (float_proc) {
726                 flib_free_lcore_id(rte_lcore_id());
727                 mapping_id[lcore_id] = INVALID_MAPPING_ID;
728         }
729         return 0;
730 }
731
732 /* display usage */
733 static void
734 l2fwd_usage(const char *prgname)
735 {
736         printf("%s [EAL options] -- -p PORTMASK -s COREMASK [-q NQ] -f\n"
737                "  -p PORTMASK: hexadecimal bitmask of ports to configure\n"
738                "  -q NQ: number of queue (=ports) per lcore (default is 1)\n"
739                "  -f use floating process which won't bind to any core to run\n"
740                    "  -T PERIOD: statistics will be refreshed each PERIOD seconds (0 to disable, 10 default, 86400 maximum)\n",
741                prgname);
742 }
743
744 static int
745 l2fwd_parse_portmask(const char *portmask)
746 {
747         char *end = NULL;
748         unsigned long pm;
749
750         /* parse hexadecimal string */
751         pm = strtoul(portmask, &end, 16);
752         if ((portmask[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0'))
753                 return -1;
754
755         if (pm == 0)
756                 return -1;
757
758         return pm;
759 }
760
761 static unsigned int
762 l2fwd_parse_nqueue(const char *q_arg)
763 {
764         char *end = NULL;
765         unsigned long n;
766
767         /* parse hexadecimal string */
768         n = strtoul(q_arg, &end, 10);
769         if ((q_arg[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0'))
770                 return 0;
771         if (n == 0)
772                 return 0;
773         if (n >= MAX_RX_QUEUE_PER_LCORE)
774                 return 0;
775
776         return n;
777 }
778
779 static int
780 l2fwd_parse_timer_period(const char *q_arg)
781 {
782         char *end = NULL;
783         int n;
784
785         /* parse number string */
786         n = strtol(q_arg, &end, 10);
787         if ((q_arg[0] == '\0') || (end == NULL) || (*end != '\0'))
788                 return -1;
789         if (n >= MAX_TIMER_PERIOD)
790                 return -1;
791
792         return n;
793 }
794
795 /* Parse the argument given in the command line of the application */
796 static int
797 l2fwd_parse_args(int argc, char **argv)
798 {
799         int opt, ret;
800         char **argvopt;
801         int option_index;
802         char *prgname = argv[0];
803         static struct option lgopts[] = {
804                 {NULL, 0, 0, 0}
805         };
806         int has_pmask = 0;
807
808         argvopt = argv;
809
810         while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "p:q:T:f",
811                                   lgopts, &option_index)) != EOF) {
812
813                 switch (opt) {
814                 /* portmask */
815                 case 'p':
816                         l2fwd_enabled_port_mask = l2fwd_parse_portmask(optarg);
817                         if (l2fwd_enabled_port_mask == 0) {
818                                 printf("invalid portmask\n");
819                                 l2fwd_usage(prgname);
820                                 return -1;
821                         }
822                         has_pmask = 1;
823                         break;
824
825                 /* nqueue */
826                 case 'q':
827                         l2fwd_rx_queue_per_lcore = l2fwd_parse_nqueue(optarg);
828                         if (l2fwd_rx_queue_per_lcore == 0) {
829                                 printf("invalid queue number\n");
830                                 l2fwd_usage(prgname);
831                                 return -1;
832                         }
833                         break;
834
835                 /* timer period */
836                 case 'T':
837                         timer_period = l2fwd_parse_timer_period(optarg) * 1000 * TIMER_MILLISECOND;
838                         if (timer_period < 0) {
839                                 printf("invalid timer period\n");
840                                 l2fwd_usage(prgname);
841                                 return -1;
842                         }
843                         break;
844
845                 /* use floating process */
846                 case 'f':
847                         float_proc = 1;
848                         break;
849
850                 /* long options */
851                 case 0:
852                         l2fwd_usage(prgname);
853                         return -1;
854
855                 default:
856                         l2fwd_usage(prgname);
857                         return -1;
858                 }
859         }
860
861         if (optind >= 0)
862                 argv[optind-1] = prgname;
863
864         if (!has_pmask) {
865                 l2fwd_usage(prgname);
866                 return -1;
867         }
868         ret = optind-1;
869         optind = 1; /* reset getopt lib */
870         return ret;
871 }
872
873 /* Check the link status of all ports in up to 9s, and print them finally */
874 static void
875 check_all_ports_link_status(uint8_t port_num, uint32_t port_mask)
876 {
877 #define CHECK_INTERVAL 100 /* 100ms */
878 #define MAX_CHECK_TIME 90 /* 9s (90 * 100ms) in total */
879         uint8_t portid, count, all_ports_up, print_flag = 0;
880         struct rte_eth_link link;
881
882         printf("\nChecking link status");
883         fflush(stdout);
884         for (count = 0; count <= MAX_CHECK_TIME; count++) {
885                 all_ports_up = 1;
886                 for (portid = 0; portid < port_num; portid++) {
887                         if ((port_mask & (1 << portid)) == 0)
888                                 continue;
889                         memset(&link, 0, sizeof(link));
890                         rte_eth_link_get_nowait(portid, &link);
891                         /* print link status if flag set */
892                         if (print_flag == 1) {
893                                 if (link.link_status)
894                                         printf("Port %d Link Up - speed %u "
895                                                 "Mbps - %s\n", (uint8_t)portid,
896                                                 (unsigned)link.link_speed,
897                                 (link.link_duplex == ETH_LINK_FULL_DUPLEX) ?
898                                         ("full-duplex") : ("half-duplex\n"));
899                                 else
900                                         printf("Port %d Link Down\n",
901                                                 (uint8_t)portid);
902                                 continue;
903                         }
904                         /* clear all_ports_up flag if any link down */
905                         if (link.link_status == ETH_LINK_DOWN) {
906                                 all_ports_up = 0;
907                                 break;
908                         }
909                 }
910                 /* after finally printing all link status, get out */
911                 if (print_flag == 1)
912                         break;
913
914                 if (all_ports_up == 0) {
915                         printf(".");
916                         fflush(stdout);
917                         rte_delay_ms(CHECK_INTERVAL);
918                 }
919
920                 /* set the print_flag if all ports up or timeout */
921                 if (all_ports_up == 1 || count == (MAX_CHECK_TIME - 1)) {
922                         print_flag = 1;
923                         printf("done\n");
924                 }
925         }
926 }
927
928 int
929 main(int argc, char **argv)
930 {
931         struct lcore_queue_conf *qconf;
932         struct rte_eth_dev_info dev_info;
933         int ret;
934         uint8_t nb_ports;
935         uint8_t nb_ports_available;
936         uint8_t portid, last_port;
937         unsigned rx_lcore_id;
938         unsigned nb_ports_in_mask = 0;
939         unsigned i;
940         int flags = 0;
941         uint64_t prev_tsc, diff_tsc, cur_tsc, timer_tsc;
942
943         /* Save cpu_affinity first, restore it in case it's floating process option */
944         if (get_cpu_affinity() != 0)
945                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "get_cpu_affinity error\n");
946
947         /* Also tries to set cpu affinity to detect whether  it will fail in child process */
948         if(clear_cpu_affinity() != 0)
949                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "clear_cpu_affinity error\n");
950
951         /* init EAL */
952         ret = rte_eal_init(argc, argv);
953         if (ret < 0)
954                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid EAL arguments\n");
955         argc -= ret;
956         argv += ret;
957
958         /* parse application arguments (after the EAL ones) */
959         ret = l2fwd_parse_args(argc, argv);
960         if (ret < 0)
961                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid L2FWD arguments\n");
962
963         /*flib init */
964         if (flib_init() != 0)
965                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "flib init error");
966
967         /**
968           * Allocated structures that slave lcore would change. For those that slaves are
969           * read only, needn't use malloc to share and global or static variables is ok since
970           * slave inherit all the knowledge that master initialized.
971           **/
972         if (l2fwd_malloc_shared_struct() != 0)
973                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "malloc mem failed\n");
974
975         /* Initialize lcore_resource structures */
976         memset(lcore_resource, 0, sizeof(lcore_resource));
977         for (i = 0; i < RTE_MAX_LCORE; i++)
978                 lcore_resource[i].lcore_id = i;
979
980         nb_ports = rte_eth_dev_count();
981         if (nb_ports == 0)
982                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye\n");
983
984         /* create the mbuf pool */
985         for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
986                 /* skip ports that are not enabled */
987                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
988                         continue;
989                 char buf_name[RTE_MEMPOOL_NAMESIZE];
990                 flags = MEMPOOL_F_SP_PUT | MEMPOOL_F_SC_GET;
991                 snprintf(buf_name, RTE_MEMPOOL_NAMESIZE, MBUF_NAME, portid);
992                 l2fwd_pktmbuf_pool[portid] =
993                         rte_pktmbuf_pool_create(buf_name, NB_MBUF, 32,
994                                 0, MBUF_DATA_SIZE, rte_socket_id());
995                 if (l2fwd_pktmbuf_pool[portid] == NULL)
996                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot create mbuf pool\n");
997
998                 printf("Create mbuf %s\n", buf_name);
999         }
1000
1001         /* reset l2fwd_dst_ports */
1002         for (portid = 0; portid < RTE_MAX_ETHPORTS; portid++)
1003                 l2fwd_dst_ports[portid] = 0;
1004         last_port = 0;
1005
1006         /*
1007          * Each logical core is assigned a dedicated TX queue on each port.
1008          */
1009         for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
1010                 /* skip ports that are not enabled */
1011                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
1012                         continue;
1013
1014                 if (nb_ports_in_mask % 2) {
1015                         l2fwd_dst_ports[portid] = last_port;
1016                         l2fwd_dst_ports[last_port] = portid;
1017                 }
1018                 else
1019                         last_port = portid;
1020
1021                 nb_ports_in_mask++;
1022
1023                 rte_eth_dev_info_get(portid, &dev_info);
1024         }
1025         if (nb_ports_in_mask % 2) {
1026                 printf("Notice: odd number of ports in portmask.\n");
1027                 l2fwd_dst_ports[last_port] = last_port;
1028         }
1029
1030         rx_lcore_id = 0;
1031         qconf = NULL;
1032
1033         /* Initialize the port/queue configuration of each logical core */
1034         for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
1035                 struct lcore_resource_struct *res;
1036                 /* skip ports that are not enabled */
1037                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
1038                         continue;
1039
1040                 /* get the lcore_id for this port */
1041                 /* skip master lcore */
1042                 while (rte_lcore_is_enabled(rx_lcore_id) == 0 ||
1043                            rte_get_master_lcore() == rx_lcore_id ||
1044                        lcore_queue_conf[rx_lcore_id].n_rx_port ==
1045                        l2fwd_rx_queue_per_lcore) {
1046
1047                         rx_lcore_id++;
1048                         if (rx_lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1049                                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Not enough cores\n");
1050                 }
1051
1052                 if (qconf != &lcore_queue_conf[rx_lcore_id])
1053                         /* Assigned a new logical core in the loop above. */
1054                         qconf = &lcore_queue_conf[rx_lcore_id];
1055
1056                 qconf->rx_port_list[qconf->n_rx_port] = portid;
1057                 qconf->n_rx_port++;
1058
1059                 /* Save the port resource info into lcore_resource strucutres */
1060                 res = &lcore_resource[rx_lcore_id];
1061                 res->enabled = 1;
1062                 res->port[res->port_num++] = portid;
1063
1064                 printf("Lcore %u: RX port %u\n", rx_lcore_id, (unsigned) portid);
1065         }
1066
1067         nb_ports_available = nb_ports;
1068
1069         /* Initialise each port */
1070         for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
1071                 /* skip ports that are not enabled */
1072                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0) {
1073                         printf("Skipping disabled port %u\n", (unsigned) portid);
1074                         nb_ports_available--;
1075                         continue;
1076                 }
1077                 /* init port */
1078                 printf("Initializing port %u... ", (unsigned) portid);
1079                 fflush(stdout);
1080                 ret = rte_eth_dev_configure(portid, 1, 1, &port_conf);
1081                 if (ret < 0)
1082                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot configure device: err=%d, port=%u\n",
1083                                   ret, (unsigned) portid);
1084
1085                 rte_eth_macaddr_get(portid,&l2fwd_ports_eth_addr[portid]);
1086
1087                 /* init one RX queue */
1088                 fflush(stdout);
1089                 ret = rte_eth_rx_queue_setup(portid, 0, nb_rxd,
1090                                              rte_eth_dev_socket_id(portid),
1091                                              NULL,
1092                                              l2fwd_pktmbuf_pool[portid]);
1093                 if (ret < 0)
1094                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_rx_queue_setup:err=%d, port=%u\n",
1095                                   ret, (unsigned) portid);
1096
1097                 /* init one TX queue on each port */
1098                 fflush(stdout);
1099                 ret = rte_eth_tx_queue_setup(portid, 0, nb_txd,
1100                                 rte_eth_dev_socket_id(portid),
1101                                 NULL);
1102                 if (ret < 0)
1103                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_tx_queue_setup:err=%d, port=%u\n",
1104                                 ret, (unsigned) portid);
1105
1106                 /* Initialize TX buffers */
1107                 tx_buffer[portid] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer",
1108                                 RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(MAX_PKT_BURST), 0,
1109                                 rte_eth_dev_socket_id(portid));
1110                 if (tx_buffer[portid] == NULL)
1111                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot allocate buffer for tx on port %u\n",
1112                                         (unsigned) portid);
1113
1114                 rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[portid], MAX_PKT_BURST);
1115
1116                 ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[portid],
1117                                 rte_eth_tx_buffer_count_callback,
1118                                 &port_statistics[portid].dropped);
1119                 if (ret < 0)
1120                                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot set error callback for "
1121                                                 "tx buffer on port %u\n", (unsigned) portid);
1122
1123                 /* Start device */
1124                 ret = rte_eth_dev_start(portid);
1125                 if (ret < 0)
1126                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "rte_eth_dev_start:err=%d, port=%u\n",
1127                                   ret, (unsigned) portid);
1128
1129                 printf("done: \n");
1130
1131                 rte_eth_promiscuous_enable(portid);
1132
1133                 printf("Port %u, MAC address: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n\n",
1134                                 (unsigned) portid,
1135                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[0],
1136                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[1],
1137                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[2],
1138                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[3],
1139                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[4],
1140                                 l2fwd_ports_eth_addr[portid].addr_bytes[5]);
1141
1142                 /* initialize port stats */
1143                 //memset(&port_statistics, 0, sizeof(port_statistics));
1144         }
1145
1146         if (!nb_ports_available) {
1147                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
1148                         "All available ports are disabled. Please set portmask.\n");
1149         }
1150
1151         check_all_ports_link_status(nb_ports, l2fwd_enabled_port_mask);
1152
1153         /* Record pair lcore */
1154         /**
1155          * Since l2fwd example would create pair between different neighbour port, that's
1156          * port 0 receive and forward to port 1, the same to port 1, these 2 ports will have
1157          * dependency. If one port stopped working (killed, for example), the port need to
1158          * be stopped/started again. During the time, another port need to wait until stop/start
1159          * procedure completed. So, record the pair relationship for those lcores working
1160          * on ports.
1161          **/
1162         for (portid = 0; portid < nb_ports; portid++) {
1163                 uint32_t pair_port;
1164                 unsigned lcore = 0, pair_lcore = 0;
1165                 unsigned j, find_lcore, find_pair_lcore;
1166                 /* skip ports that are not enabled */
1167                 if ((l2fwd_enabled_port_mask & (1 << portid)) == 0)
1168                         continue;
1169
1170                 /* Find pair ports' lcores */
1171                 find_lcore = find_pair_lcore = 0;
1172                 pair_port = l2fwd_dst_ports[portid];
1173                 for (i = 0; i < RTE_MAX_LCORE; i++) {
1174                         if (!rte_lcore_is_enabled(i))
1175                                 continue;
1176                         for (j = 0; j < lcore_queue_conf[i].n_rx_port;j++) {
1177                                 if (lcore_queue_conf[i].rx_port_list[j] == portid) {
1178                                         lcore = i;
1179                                         find_lcore = 1;
1180                                         break;
1181                                 }
1182                                 if (lcore_queue_conf[i].rx_port_list[j] == pair_port) {
1183                                         pair_lcore = i;
1184                                         find_pair_lcore = 1;
1185                                         break;
1186                                 }
1187                         }
1188                         if (find_lcore && find_pair_lcore)
1189                                 break;
1190                 }
1191                 if (!find_lcore || !find_pair_lcore)
1192                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Not find port=%d pair\n", portid);
1193
1194                 printf("lcore %u and %u paired\n", lcore, pair_lcore);
1195                 lcore_resource[lcore].pair_id = pair_lcore;
1196                 lcore_resource[pair_lcore].pair_id = lcore;
1197         }
1198
1199         /* Create message buffer for all master and slave */
1200         message_pool = rte_mempool_create("ms_msg_pool",
1201                            NB_CORE_MSGBUF * RTE_MAX_LCORE,
1202                            sizeof(enum l2fwd_cmd), NB_CORE_MSGBUF / 2,
1203                            0,
1204                            rte_pktmbuf_pool_init, NULL,
1205                            rte_pktmbuf_init, NULL,
1206                            rte_socket_id(), 0);
1207
1208         if (message_pool == NULL)
1209                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Create msg mempool failed\n");
1210
1211         /* Create ring for each master and slave pair, also register cb when slave leaves */
1212         for (i = 0; i < RTE_MAX_LCORE; i++) {
1213                 /**
1214                  * Only create ring and register slave_exit cb in case that core involved into
1215                  * packet forwarding
1216                  **/
1217                 if (lcore_resource[i].enabled) {
1218                         /* Create ring for master and slave communication */
1219                         ret = create_ms_ring(i);
1220                         if (ret != 0)
1221                                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Create ring for lcore=%u failed",
1222                                 i);
1223
1224                         if (flib_register_slave_exit_notify(i,
1225                                 slave_exit_cb) != 0)
1226                                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
1227                                                 "Register master_trace_slave_exit failed");
1228                 }
1229         }
1230
1231         /* launch per-lcore init on every lcore except master */
1232         flib_mp_remote_launch(l2fwd_launch_one_lcore, NULL, SKIP_MASTER);
1233
1234         /* print statistics 10 second */
1235         prev_tsc = cur_tsc = rte_rdtsc();
1236         timer_tsc = 0;
1237         while (1) {
1238                 sleep(1);
1239                 cur_tsc = rte_rdtsc();
1240                 diff_tsc = cur_tsc - prev_tsc;
1241                 /* if timer is enabled */
1242                 if (timer_period > 0) {
1243
1244                         /* advance the timer */
1245                         timer_tsc += diff_tsc;
1246
1247                         /* if timer has reached its timeout */
1248                         if (unlikely(timer_tsc >= (uint64_t) timer_period)) {
1249
1250                                 print_stats();
1251                                 /* reset the timer */
1252                                 timer_tsc = 0;
1253                         }
1254                 }
1255
1256                 prev_tsc = cur_tsc;
1257
1258                 /* Check any slave need restart or recreate */
1259                 rte_spinlock_lock(&res_lock);
1260                 for (i = 0; i < RTE_MAX_LCORE; i++) {
1261                         struct lcore_resource_struct *res  = &lcore_resource[i];
1262                         struct lcore_resource_struct *pair = &lcore_resource[res->pair_id];
1263
1264                         /* If find slave exited, try to reset pair */
1265                         if (res->enabled && res->flags && pair->enabled) {
1266                                 if (!pair->flags) {
1267                                         master_sendcmd_with_ack(pair->lcore_id, CMD_STOP);
1268                                         rte_spinlock_unlock(&res_lock);
1269                                         sleep(1);
1270                                         rte_spinlock_lock(&res_lock);
1271                                         if (pair->flags)
1272                                                 continue;
1273                                 }
1274                                 if (reset_pair(res->lcore_id, pair->lcore_id) != 0)
1275                                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "failed to reset slave");
1276                                 res->flags  = 0;
1277                                 pair->flags = 0;
1278                         }
1279                 }
1280                 rte_spinlock_unlock(&res_lock);
1281         }
1282
1283 }