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_launch.h>
  57 #include <rte_lcore.h>
  58 #include <rte_debug.h>
  59 #include <rte_mempool.h>
  60 #include <rte_mbuf.h>
  61 #include <rte_interrupts.h>
  62 #include <rte_pci.h>
  63 #include <rte_ether.h>
  64 #include <rte_ethdev.h>
  65 #include <rte_string_fns.h>
  66 #include <rte_ip.h>
  67
  68 #include "common.h"
  69
  70 /* Number of packets to attempt to read from queue */
  71 #define PKT_READ_SIZE  ((uint16_t)32)
  72
  73 /*
  74  * Our node id number - tells us which rx queue to read, and NIC TX
  75  * queue to write to.
  76  */
  77 static uint8_t node_id;
  78
  79 #define MBQ_CAPACITY 32
  80
  81 /* maps input ports to output ports for packets */
  82 static uint8_t output_ports[RTE_MAX_ETHPORTS];
  83
  84 /* buffers up a set of packet that are ready to send */
  85 struct rte_eth_dev_tx_buffer *tx_buffer[RTE_MAX_ETHPORTS];
  86
  87 /* shared data from server. We update statistics here */
  88 static struct tx_stats *tx_stats;
  89
  90 static struct filter_stats *filter_stats;
  91
  92 /*
  93  * print a usage message
  94  */
  95 static void
  96 usage(const char *progname)
  97 {
  98         printf("Usage: %s [EAL args] -- -n <node_id>\n\n", progname);
  99 }
 100
 101 /*
 102  * Convert the node id number from a string to an int.
 103  */
 104 static int
 105 parse_node_num(const char *node)
 106 {
 107         char *end = NULL;
 108         unsigned long temp;
 109
 110         if (node == NULL || *node == '\0')
 111                 return -1;
 112
 113         temp = strtoul(node, &end, 10);
 114         if (end == NULL || *end != '\0')
 115                 return -1;
 116
 117         node_id = (uint8_t)temp;
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Parse the application arguments to the node app.
 123  */
 124 static int
 125 parse_app_args(int argc, char *argv[])
 126 {
 127         int option_index, opt;
 128         char **argvopt = argv;
 129         const char *progname = NULL;
 130         static struct option lgopts[] = { /* no long options */
 131                 {NULL, 0, 0, 0 }
 132         };
 133         progname = argv[0];
 134
 135         while ((opt = getopt_long(argc, argvopt, "n:", lgopts,
 136                 &option_index)) != EOF) {
 137                 switch (opt) {
 138                 case 'n':
 139                         if (parse_node_num(optarg) != 0) {
 140                                 usage(progname);
 141                                 return -1;
 142                         }
 143                         break;
 144                 default:
 145                         usage(progname);
 146                         return -1;
 147                 }
 148         }
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Tx buffer error callback
 154  */
 155 static void
 156 flush_tx_error_callback(struct rte_mbuf **unsent, uint16_t count,
 157                 void *userdata) {
 158         int i;
 159         uint8_t port_id = (uintptr_t)userdata;
 160
 161         tx_stats->tx_drop[port_id] += count;
 162
 163         /* free the mbufs which failed from transmit */
 164         for (i = 0; i < count; i++)
 165                 rte_pktmbuf_free(unsent[i]);
 166
 167 }
 168
 169 static void
 170 configure_tx_buffer(uint8_t port_id, uint16_t size)
 171 {
 172         int ret;
 173
 174         /* Initialize TX buffers */
 175         tx_buffer[port_id] = rte_zmalloc_socket("tx_buffer",
 176                         RTE_ETH_TX_BUFFER_SIZE(size), 0,
 177                         rte_eth_dev_socket_id(port_id));
 178         if (tx_buffer[port_id] == NULL)
 179                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot allocate buffer for tx "
 180                                 "on port %u\n", (unsigned int) port_id);
 181
 182         rte_eth_tx_buffer_init(tx_buffer[port_id], size);
 183
 184         ret = rte_eth_tx_buffer_set_err_callback(tx_buffer[port_id],
 185                         flush_tx_error_callback, (void *)(intptr_t)port_id);
 186         if (ret < 0)
 187                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot set error callback for "
 188                         "tx buffer on port %u\n", (unsigned int) port_id);
 189 }
 190
 191 /*
 192  * set up output ports so that all traffic on port gets sent out
 193  * its paired port. Index using actual port numbers since that is
 194  * what comes in the mbuf structure.
 195  */
 196 static void
 197 configure_output_ports(const struct shared_info *info)
 198 {
 199         int i;
 200
 201         if (info->num_ports > RTE_MAX_ETHPORTS)
 202                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Too many ethernet ports. "
 203                                 "RTE_MAX_ETHPORTS = %u\n",
 204                                 (unsigned int)RTE_MAX_ETHPORTS);
 205         for (i = 0; i < info->num_ports - 1; i += 2) {
 206                 uint8_t p1 = info->id[i];
 207                 uint8_t p2 = info->id[i+1];
 208
 209                 output_ports[p1] = p2;
 210                 output_ports[p2] = p1;
 211
 212                 configure_tx_buffer(p1, MBQ_CAPACITY);
 213                 configure_tx_buffer(p2, MBQ_CAPACITY);
 214
 215         }
 216 }
 217
 218 /*
 219  * Create the hash table that will contain the flows that
 220  * the node will handle, which will be used to decide if packet
 221  * is transmitted or dropped.
 222  */
 223 static struct rte_hash *
 224 create_hash_table(const struct shared_info *info)
 225 {
 226         uint32_t num_flows_node = info->num_flows / info->num_nodes;
 227         char name[RTE_HASH_NAMESIZE];
 228         struct rte_hash *h;
 229
 230         /* create table */
 231         struct rte_hash_parameters hash_params = {
 232                 .entries = num_flows_node * 2, /* table load = 50% */
 233                 .key_len = sizeof(uint32_t), /* Store IPv4 dest IP address */
 234                 .socket_id = rte_socket_id(),
 235                 .hash_func_init_val = 0,
 236         };
 237
 238         snprintf(name, sizeof(name), "hash_table_%d", node_id);
 239         hash_params.name = name;
 240         h = rte_hash_create(&hash_params);
 241
 242         if (h == NULL)
 243                 rte_exit(EXIT_FAILURE,
 244                                 "Problem creating the hash table for node %d\n",
 245                                 node_id);
 246         return h;
 247 }
 248
 249 static void
 250 populate_hash_table(const struct rte_hash *h, const struct shared_info *info)
 251 {
 252         unsigned int i;
 253         int32_t ret;
 254         uint32_t ip_dst;
 255         uint32_t num_flows_node = 0;
 256         uint64_t target_node;
 257
 258         /* Add flows in table */
 259         for (i = 0; i < info->num_flows; i++) {
 260                 target_node = i % info->num_nodes;
 261                 if (target_node != node_id)
 262                         continue;
 263
 264                 ip_dst = rte_cpu_to_be_32(i);
 265
 266                 ret = rte_hash_add_key(h, (void *) &ip_dst);
 267                 if (ret < 0)
 268                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Unable to add entry %u "
 269                                         "in hash table\n", i);
 270                 else
 271                         num_flows_node++;
 272
 273         }
 274
 275         printf("Hash table: Adding 0x%x keys\n", num_flows_node);
 276 }
 277
 278 /*
 279  * This function performs routing of packets
 280  * Just sends each input packet out an output port based solely on the input
 281  * port it arrived on.
 282  */
 283 static inline void
 284 transmit_packet(struct rte_mbuf *buf)
 285 {
 286         int sent;
 287         const uint8_t in_port = buf->port;
 288         const uint8_t out_port = output_ports[in_port];
 289         struct rte_eth_dev_tx_buffer *buffer = tx_buffer[out_port];
 290
 291         sent = rte_eth_tx_buffer(out_port, node_id, buffer, buf);
 292         if (sent)
 293                 tx_stats->tx[out_port] += sent;
 294
 295 }
 296
 297 static inline void
 298 handle_packets(struct rte_hash *h, struct rte_mbuf **bufs, uint16_t num_packets)
 299 {
 300         struct ipv4_hdr *ipv4_hdr;
 301         uint32_t ipv4_dst_ip[PKT_READ_SIZE];
 302         const void *key_ptrs[PKT_READ_SIZE];
 303         unsigned int i;
 304         int32_t positions[PKT_READ_SIZE] = {0};
 305
 306         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 307                 /* Handle IPv4 header.*/
 308                 ipv4_hdr = rte_pktmbuf_mtod_offset(bufs[i], struct ipv4_hdr *,
 309                                 sizeof(struct ether_hdr));
 310                 ipv4_dst_ip[i] = ipv4_hdr->dst_addr;
 311                 key_ptrs[i] = &ipv4_dst_ip[i];
 312         }
 313         /* Check if packets belongs to any flows handled by this node */
 314         rte_hash_lookup_bulk(h, key_ptrs, num_packets, positions);
 315
 316         for (i = 0; i < num_packets; i++) {
 317                 if (likely(positions[i] >= 0)) {
 318                         filter_stats->passed++;
 319                         transmit_packet(bufs[i]);
 320                 } else {
 321                         filter_stats->drop++;
 322                         /* Drop packet, as flow is not handled by this node */
 323                         rte_pktmbuf_free(bufs[i]);
 324                 }
 325         }
 326 }
 327
 328 /*
 329  * Application main function - loops through
 330  * receiving and processing packets. Never returns
 331  */
 332 int
 333 main(int argc, char *argv[])
 334 {
 335         const struct rte_memzone *mz;
 336         struct rte_ring *rx_ring;
 337         struct rte_hash *h;
 338         struct rte_mempool *mp;
 339         struct shared_info *info;
 340         int need_flush = 0; /* indicates whether we have unsent packets */
 341         int retval;
 342         void *pkts[PKT_READ_SIZE];
 343         uint16_t sent;
 344
 345         retval = rte_eal_init(argc, argv);
 346         if (retval  < 0)
 347                 return -1;
 348         argc -= retval;
 349         argv += retval;
 350
 351         if (parse_app_args(argc, argv) < 0)
 352                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid command-line arguments\n");
 353
 354         if (rte_eth_dev_count() == 0)
 355                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Ethernet ports - bye\n");
 356
 357         rx_ring = rte_ring_lookup(get_rx_queue_name(node_id));
 358         if (rx_ring == NULL)
 359                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get RX ring - "
 360                                 "is server process running?\n");
 361
 362         mp = rte_mempool_lookup(PKTMBUF_POOL_NAME);
 363         if (mp == NULL)
 364                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get mempool for mbufs\n");
 365
 366         mz = rte_memzone_lookup(MZ_SHARED_INFO);
 367         if (mz == NULL)
 368                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot get port info structure\n");
 369         info = mz->addr;
 370         tx_stats = &(info->tx_stats[node_id]);
 371         filter_stats = &(info->filter_stats[node_id]);
 372
 373         configure_output_ports(info);
 374
 375         h = create_hash_table(info);
 376
 377         populate_hash_table(h, info);
 378
 379         RTE_LOG(INFO, APP, "Finished Process Init.\n");
 380
 381         printf("\nNode process %d handling packets\n", node_id);
 382         printf("[Press Ctrl-C to quit ...]\n");
 383
 384         for (;;) {
 385                 uint16_t  rx_pkts = PKT_READ_SIZE;
 386                 uint8_t port;
 387
 388                 /*
 389                  * Try dequeuing max possible packets first, if that fails,
 390                  * get the most we can. Loop body should only execute once,
 391                  * maximum
 392                  */
 393                 while (rx_pkts > 0 &&
 394                                 unlikely(rte_ring_dequeue_bulk(rx_ring, pkts,
 395                                         rx_pkts, NULL) == 0))
 396                         rx_pkts = (uint16_t)RTE_MIN(rte_ring_count(rx_ring),
 397                                         PKT_READ_SIZE);
 398
 399                 if (unlikely(rx_pkts == 0)) {
 400                         if (need_flush)
 401                                 for (port = 0; port < info->num_ports; port++) {
 402                                         sent = rte_eth_tx_buffer_flush(
 403                                                         info->id[port],
 404                                                         node_id,
 405                                                         tx_buffer[port]);
 406                                         if (unlikely(sent))
 407                                                 tx_stats->tx[port] += sent;
 408                                 }
 409                         need_flush = 0;
 410                         continue;
 411                 }
 412
 413                 handle_packets(h, (struct rte_mbuf **)pkts, rx_pkts);
 414
 415                 need_flush = 1;
 416         }
 417 }