examples/server_node_efd/node/node.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2016-2017 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 <stdint.h>
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <inttypes.h>
  37 #include <stdarg.h>
  38 #include <errno.h>
  39 #include <sys/queue.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <getopt.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include <rte_common.h>
  45 #include <rte_malloc.h>
  46 #include <rte_memory.h>
  47 #include <rte_memzone.h>
  48 #include <rte_eal.h>
  49 #include <rte_atomic.h>
  50 #include <rte_branch_prediction.h>
  51 #include <rte_log.h>
  52 #include <rte_per_lcore.h>
  53 #include <rte_launch.h>
  54 #include <rte_lcore.h>
  55 #include <rte_ring.h>
  56 #include <rte_debug.h>
  57 #include <rte_mempool.h>
  58 #include <rte_mbuf.h>
  59 #include <rte_interrupts.h>
  60 #include <rte_ether.h>
  61 #include <rte_ethdev.h>
  62 #include <rte_string_fns.h>
  63 #include <rte_ip.h>
  64
  65 #include "common.h"
  66
  67 /* Number of packets to attempt to read from queue */
  68 #define PKT_READ_SIZE  ((uint16_t)32)
  69
  70 /*
  71  * Our node id number - tells us which rx queue to read, and NIC TX
  72  * queue to write to.
  73  */
  74 static uint8_t node_id;
  75
  76 #define MBQ_CAPACITY 32
  77
  78 /* maps input ports to output ports for packets */
  79 static uint16_t output_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
  80
  81 /* buffers up a set of packet that are ready to send */
  82 struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
  83
  84 /* shared data from server. We update statistics here */
  85 static struct tx_stats *tx_stats;
  86
  87 static struct filter_stats *filter_stats;
  88
  89 /*
  90  * print a usage message
  91  */
  92 static void
  93 usage(const char *progname)
  94 {
  95         printf("Usage: %s [EAL args] -- -n <node_id>\n\n", progname);
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Convert the node id number from a string to an int.
 100  */
 101 static int
 102 parse_node_num(const char *node)
 103 {
 104         char *end = NULL;
 105         unsigned long temp;
 106
 107         if (node == NULL || *node == '\0')
 108                 return -1;
 109
 110         temp = strtoul(node, &end, 10);
 111         if (end == NULL || *end != '\0')
 112                 return -1;
 113
 114         node_id = (uint8_t)temp;
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Parse the application arguments to the node app.
 120  */
 121 static int
 122 parse_app_args(int argc, char *argv[])
 123 {
 124         int option_index, opt;
 125         char **argvopt = argv;
 126         const char *progname = NULL;
 127         static struct option lgopts[] = { /* no long options */
 128                 {NULL, 0, 0, 0 }
 129         };
 130         progname = argv[0];
 131
 132         while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "n:", lgopts,
 133                 &option_index)) != EOF) {
 134                 switch (opt) {
 135                 case 'n':
 136                         if (parse_node_num(optarg) != 0) {
 137                                 usage(progname);
 138                                 return -1;
 139                         }
 140                         break;
 141                 default:
 142                         usage(progname);
 143                         return -1;
 144                 }
 145         }
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Tx buffer error callback
 151  */
 152 static void
 153 flush_tx_error_callback(struct rte_mbuf **unsent, uint16_t count,
 154                 void *userdata) {
 155         int i;
 156         uint16_t port_id = (uintptr_t)userdata;
 157
 158         tx_stats->tx_drop[port_id] += count;
 159
 160         /* free the mbufs which failed from transmit */
 161         for (i = 0; i < count; i++)
 162                 rte_pktmbuf_free(unsent[i]);
 163
 164 }
 165
 166 static void
 167 configure_tx_buffer(uint16_t port_id, uint16_t size)
 168 {
 169         int ret;
 170
 171         /* Initialize TX buffers */
 172         tx_buffer[port_id] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer",
 173                         RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(size), 0,
 174                         rte_eth_dev_socket_id(port_id));
 175         if (tx_buffer[port_id] == NULL)
 176                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 177                         "Cannot allocate buffer for tx on port %u\n", port_id);
 178
 179         rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[port_id], size);
 180
 181         ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[port_id],
 182                         flush_tx_error_callback, (void *)(intptr_t)port_id);
 183         if (ret < 0)
 184                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 185                         "Cannot set error callback for tx buffer on port %u\n",
 186                         port_id);
 187 }
 188
 189 /*
 190  * set up output ports so that all traffic on port gets sent out
 191  * its paired port. Index using actual port numbers since that is
 192  * what comes in the mbuf structure.
 193  */
 194 static void
 195 configure_output_ports(const struct shared_info *info)
 196 {
 197         int i;
 198
 199         if (info->num_ports > RTE_MAX_ETHPORTS)
 200                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Too many ethernet ports. "
 201                                 "RTE_MAX_ETHPORTS = %u\n",
 202                                 (unsigned int)RTE_MAX_ETHPORTS);
 203         for (i = 0; i < info->num_ports - 1; i += 2) {
 204                 uint8_t p1 = info->id[i];
 205                 uint8_t p2 = info->id[i+1];
 206
 207                 output_ports[p1] = p2;
 208                 output_ports[p2] = p1;
 209
 210                 configure_tx_buffer(p1, MBQ_CAPACITY);
 211                 configure_tx_buffer(p2, MBQ_CAPACITY);
 212
 213         }
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Create the hash table that will contain the flows that
 218  * the node will handle, which will be used to decide if packet
 219  * is transmitted or dropped.
 220  */
 221 static struct rte_hash *
 222 create_hash_table(const struct shared_info *info)
 223 {
 224         uint32_t num_flows_node = info->num_flows / info->num_nodes;
 225         char name[RTE_HASH_NAMESIZE];
 226         struct rte_hash *h;
 227
 228         /* create table */
 229         struct rte_hash_parameters hash_params = {
 230                 .entries = num_flows_node * 2, /* table load = 50% */
 231                 .key_len = sizeof(uint32_t), /* Store IPv4 dest IP address */
 232                 .socket_id = rte_socket_id(),
 233                 .hash_func_init_val = 0,
 234         };
 235
 236         snprintf(name, sizeof(name), "hash_table_%d", node_id);
 237         hash_params.name = name;
 238         h = rte_hash_create(&hash_params);
 239
 240         if (h == NULL)
 241                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 242                                 "Problem creating the hash table for node %d\n",
 243                                 node_id);
 244         return h;
 245 }
 246
 247 static void
 248 populate_hash_table(const struct rte_hash *h, const struct shared_info *info)
 249 {
 250         unsigned int i;
 251         int32_t ret;
 252         uint32_t ip_dst;
 253         uint32_t num_flows_node = 0;
 254         uint64_t target_node;
 255
 256         /* Add flows in table */
 257         for (i = 0; i < info->num_flows; i++) {
 258                 target_node = i % info->num_nodes;
 259                 if (target_node != node_id)
 260                         continue;
 261
 262                 ip_dst = rte_cpu_to_be_32(i);
 263
 264                 ret = rte_hash_add_key(h, (void *) &ip_dst);
 265                 if (ret < 0)
 266                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Unable to add entry %u "
 267                                         "in hash table\n", i);
 268                 else
 269                         num_flows_node++;
 270
 271         }
 272
 273         printf("Hash table: Adding 0x%x keys\n", num_flows_node);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * This function performs routing of packets
 278  * Just sends each input packet out an output port based solely on the input
 279  * port it arrived on.
 280  */
 281 static inline void
 282 transmit_packet(struct rte_mbuf *buf)
 283 {
 284         int sent;
 285         const uint16_t in_port = buf->port;
 286         const uint16_t out_port = output_ports[in_port];
 287         struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer = tx_buffer[out_port];
 288
 289         sent = rte_eth_tx_buffer(out_port, node_id, buffer, buf);
 290         if (sent)
 291                 tx_stats->tx[out_port] += sent;
 292
 293 }
 294
 295 static inline void
 296 handle_packets(struct rte_hash *h, struct rte_mbuf **bufs, uint16_t num_packets)
 297 {
 298         struct ipv4_hdr *ipv4_hdr;
 299         uint32_t ipv4_dst_ip[PKT_READ_SIZE];
 300         const void *key_ptrs[PKT_READ_SIZE];
 301         unsigned int i;
 302         int32_t positions[PKT_READ_SIZE] = {0};
 303
 304         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 305                 /* Handle IPv4 header.*/
 306                 ipv4_hdr = rte_pktmbuf_mtod_offset(bufs[i], struct ipv4_hdr *,
 307                                 sizeof(struct ether_hdr));
 308                 ipv4_dst_ip[i] = ipv4_hdr->dst_addr;
 309                 key_ptrs[i] = &ipv4_dst_ip[i];
 310         }
 311         /* Check if packets belongs to any flows handled by this node */
 312         rte_hash_lookup_bulk(h, key_ptrs, num_packets, positions);
 313
 314         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 315                 if (likely(positions[i] >= 0)) {
 316                         filter_stats->passed++;
 317                         transmit_packet(bufs[i]);
 318                 } else {
 319                         filter_stats->drop++;
 320                         /* Drop packet, as flow is not handled by this node */
 321                         rte_pktmbuf_free(bufs[i]);
 322                 }
 323         }
 324 }
 325
 326 /*
 327  * Application main function - loops through
 328  * receiving and processing packets. Never returns
 329  */
 330 int
 331 main(int argc, char *argv[])
 332 {
 333         const struct rte_memzone *mz;
 334         struct rte_ring *rx_ring;
 335         struct rte_hash *h;
 336         struct rte_mempool *mp;
 337         struct shared_info *info;
 338         int need_flush = 0; /* indicates whether we have unsent packets */
 339         int retval;
 340         void *pkts[PKT_READ_SIZE];
 341         uint16_t sent;
 342
 343         retval = rte_eal_init(argc, argv);
 344         if (retval  < 0)
 345                 return -1;
 346         argc -= retval;
 347         argv += retval;
 348
 349         if (parse_app_args(argc, argv) < 0)
 350                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid command-line arguments\n");
 351
 352         if (rte_eth_dev_count() == 0)
 353                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye\n");
 354
 355         rx_ring = rte_ring_lookup(get_rx_queue_name(node_id));
 356         if (rx_ring == NULL)
 357                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get RX ring - "
 358                                 "is server process running?\n");
 359
 360         mp = rte_mempool_lookup(PKTMBUF_POOL_NAME);
 361         if (mp == NULL)
 362                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get mempool for mbufs\n");
 363
 364         mz = rte_memzone_lookup(MZ_SHARED_INFO);
 365         if (mz == NULL)
 366                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get port info structure\n");
 367         info = mz->addr;
 368         tx_stats = &(info->tx_stats[node_id]);
 369         filter_stats = &(info->filter_stats[node_id]);
 370
 371         configure_output_ports(info);
 372
 373         h = create_hash_table(info);
 374
 375         populate_hash_table(h, info);
 376
 377         RTE_LOG(INFO, APP, "Finished Process Init.\n");
 378
 379         printf("\nNode process %d handling packets\n", node_id);
 380         printf("[Press Ctrl-C to quit ...]\n");
 381
 382         for (;;) {
 383                 uint16_t  rx_pkts = PKT_READ_SIZE;
 384                 uint16_t port;
 385
 386                 /*
 387                  * Try dequeuing max possible packets first, if that fails,
 388                  * get the most we can. Loop body should only execute once,
 389                  * maximum
 390                  */
 391                 while (rx_pkts > 0 &&
 392                                 unlikely(rte_ring_dequeue_bulk(rx_ring, pkts,
 393                                         rx_pkts, NULL) == 0))
 394                         rx_pkts = (uint16_t)RTE_MIN(rte_ring_count(rx_ring),
 395                                         PKT_READ_SIZE);
 396
 397                 if (unlikely(rx_pkts == 0)) {
 398                         if (need_flush)
 399                                 for (port = 0; port < info->num_ports; port++) {
 400                                         sent = rte_eth_tx_buffer_flush(
 401                                                         info->id[port],
 402                                                         node_id,
 403                                                         tx_buffer[port]);
 404                                         if (unlikely(sent))
 405                                                 tx_stats->tx[port] += sent;
 406                                 }
 407                         need_flush = 0;
 408                         continue;
 409                 }
 410
 411                 handle_packets(h, (struct rte_mbuf **)pkts, rx_pkts);
 412
 413                 need_flush = 1;
 414         }
 415 }