學習這個例子用於理解單純的 dpdk 轉發過程，L2 和 L3 的轉發是基於此：在rte_eth_rx_burst()收包后進行解包，提取 mac、ip 等信息然后在轉發到輸出網卡。
如果要寫出自己的程序（例如發特定的包，做特定的流程），這個例子還是很有學習的必要。多看幾遍，直到完全弄懂里面的流程和重要的API。
代碼部分
main函數
/*
* The main function, which does initialization and calls the per-lcore
* functions.
*/
int
main(int argc, char *argv[])
{
struct rte_mempool *mbuf_pool; // 指向內存池結構的指針
unsigned nb_ports; // 網口個數
uint16_t portid; // 網口號
/* Initialize the Environment Abstraction Layer (EAL). */
int ret = rte_eal_init(argc, argv);
if (ret < 0)
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Error with EAL initialization\n");
// ret是init函數的返回值，是命令行中被解析成功的參數個數
argc -= ret;
argv += ret; // 這兩個操作有點摸不着頭腦。。
/* Check that there is an even number of ports to send/receive on. */
nb_ports = rte_eth_dev_count(); // 獲取當前可用以太網設備的總數
if (nb_ports < 2 || (nb_ports & 1)) // 檢查端口個數是否小於兩個或者是奇數，則出錯。
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Error: number of ports must be even\n");
// dpdk用mbuf保存packet，mempool用於操作mbuf
/* rte_pktmbuf_pool_create() 創建並初始化mbuf池，是 rte_mempool_create 這個函數的封裝。
五個參數：
1. mbuf的名字 "MBUF_POOL"
2. mbuf中的元素個數。每個端口給了8191個
3. 每個核心的緩存大小，如果該參數為0 則可以禁用緩存。本程序中是250
4. 每個mbuf中的數據緩沖區大小
5. 應分配內存的套接字標識符。
返回值：分配成功時返回指向新分配的mempool的指針。
mempool的指針會傳給 port_init 函數，用於 setup rx queue
*/
/* Creates a new mempool in memory to hold the mbufs. */
mbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("MBUF_POOL", NUM_MBUFS * nb_ports,
MBUF_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id()); //rte_socket_id()返回正在運行的lcore所對應的物理socket。socket的文檔在 lcore中
if (mbuf_pool == NULL) // 若mempool分配失敗
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot create mbuf pool\n");
/* Initialize all ports. 在每個網口上初始化 */
RTE_ETH_FOREACH_DEV(portid) // 必須使用RTE_ETH_FOREACH_DEV()宏來訪問這些設備以處理非連續范圍的設備。
if (port_init(portid, mbuf_pool) != 0)
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init port %"PRIu16 "\n",
portid);
if (rte_lcore_count() > 1) // basicfwd只需要使用一個邏輯核
printf("\nWARNING: Too many lcores enabled. Only 1 used.\n");
/* Call lcore_main on the master core only. */
// 僅僅一個主線程調用
// 這個程序純粹地把一個網口收到的包從另一個網口轉發出去，就像是一個repeater，中間沒有其他任何處理。
lcore_main();
return 0;
}
端口初始化port_init(portid, mbuf_pool)
/*
* Initializes a given port using global settings and with the RX buffers
* coming from the mbuf_pool passed as a parameter.
*/
static inline int
port_init(uint16_t port, struct rte_mempool *mbuf_pool)
{
struct rte_eth_conf port_conf = port_conf_default; // 這個rte_eth_conf結構體在配置網卡時要用到
const uint16_t rx_rings = 1, tx_rings = 1; // 每個網口有多少rx和tx隊列，這里都為1
uint16_t nb_rxd = RX_RING_SIZE; // 接收環大小
uint16_t nb_txd = TX_RING_SIZE; // 發送環大小
int retval;
uint16_t q;
struct rte_eth_dev_info dev_info; // 用於獲取以太網設備的信息，setup queue 時用到
struct rte_eth_txconf txconf; // setup tx queue 時用到
if (!rte_eth_dev_is_valid_port(port)) // 檢查設備的port_id是否已連接
return -1;
rte_eth_dev_info_get(port, &dev_info); /* 查詢以太網設備的信息，參數port指示以太網設備的網口標識符，第二個參數指向要填充信息的類型rte_eth_dev_info的結構的指針。*/
if (dev_info.tx_offload_capa & DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE)
port_conf.txmode.offloads |=
DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE;
// rte_eth_dev_configure() 配置網卡
/* 四個參數
1. port id
2. 要給該網卡配置多少個收包隊列 這里是一個
3. 要給該網卡配置多少個發包隊列 也是一個
4. 結構體指針類型 rte_eth_conf *
*/
retval = rte_eth_dev_configure(port, rx_rings, tx_rings, &port_conf);
if (retval != 0) // 返回值0：成功，設備已配置。
return retval;
// rte_eth_dev_adjust_nb_rx_tx_desc() 檢查Rx和Tx描述符的數量是否滿足以太網設備信息中的描述符限制，否則將它們調整為邊界。
retval = rte_eth_dev_adjust_nb_rx_tx_desc(port, &nb_rxd, &nb_txd);
if (retval != 0) // 返回值0：如果成功。
return retval;
/* rte_eth_rx_queue_setup() 顧名思義的函數名
配置rx隊列需要六個參數
1. port id
2. 接收隊列的索引。要在[0, rx_queue - 1] 的范圍內（先前rte_eth_dev_configure中配置的）
3. 為接收環分配的接收描述符數。（環的大小）
4. socket id。 如果是 NUMA 架構 就使用 rte_eth_dev_socket_id(port)獲取port所對應的以太網設備所連接上的socket的id；若不是NUMA，該值可以是宏SOCKET_ID_ANY
5. 指向rx queue的配置數據的指針。如果是NULL，則使用默認配置。
6. 指向內存池mempool的指針，從中分配mbuf去操作隊列。
*/
/* Allocate and set up 1 RX queue per Ethernet port. */
for (q = 0; q < rx_rings; q++) {
retval = rte_eth_rx_queue_setup(port, q, nb_rxd,
rte_eth_dev_socket_id(port), NULL, mbuf_pool);
if (retval < 0)
return retval;
}
txconf = dev_info.default_txconf;
txconf.txq_flags = ETH_TXQ_FLAGS_IGNORE;
txconf.offloads = port_conf.txmode.offloads; // 這是一些配置數據的，內容先略過不看了
/* rte_eth_tx_queue_setup()
配置tx隊列需要五個參數（不需要mempool）
1. port id
2. 發送隊列的索引。要在[0, tx_queue - 1] 的范圍內（先前rte_eth_dev_configure中配置的）
3. 為發送環分配的接收描述符數。（自定義環的大小）
4. socket id
5. 指向tx queue的配置數據的指針，結構體是rte_eth_txconf。
*/
/* Allocate and set up 1 TX queue per Ethernet port. */
for (q = 0; q < tx_rings; q++) {
retval = rte_eth_tx_queue_setup(port, q, nb_txd,
rte_eth_dev_socket_id(port), &txconf);
if (retval < 0)
return retval;
}
// 啟動設備
// 設備啟動步驟是最后一步，包括設置已配置的offload功能以及啟動設備的發送和接收單元。成功時，可以調用以太網API導出的所有基本功能（鏈接狀態，接收/發送等）。
/* Start the Ethernet port. */
retval = rte_eth_dev_start(port);
if (retval < 0)
return retval;
/* Display the port MAC address. */
struct ether_addr addr;
rte_eth_macaddr_get(port, &addr);
// #define PRIx8 "hhx"
// 十六進制數形式輸出整數 一個h表示short，即short int ，兩個h表示short short，即 char。%hhx用於輸出char
printf("Port %u MAC: %02" PRIx8 " %02" PRIx8 " %02" PRIx8
" %02" PRIx8 " %02" PRIx8 " %02" PRIx8 "\n",
port,
addr.addr_bytes[0], addr.addr_bytes[1],
addr.addr_bytes[2], addr.addr_bytes[3],
addr.addr_bytes[4], addr.addr_bytes[5]);
/* Enable RX in promiscuous mode for the Ethernet device. */
rte_eth_promiscuous_enable(port); //設置網卡為混雜模式
// 指一台機器能夠接收所有經過它的數據流，而不論其目的地址是否是他。
return 0;
}
lcore_main
/*
* The lcore main. This is the main thread that does the work, reading from
* an input port and writing to an output port.
*/
static __attribute__((noreturn)) void
lcore_main(void)
{
uint16_t port;
/*
* Check that the port is on the same NUMA node as the polling thread
* for best performance.
*/
// 當有NUMA結構時，檢查網口是否在同一個NUMA node節點上，只有在一個NUMA node上時線程輪詢的效率最好
RTE_ETH_FOREACH_DEV(port)
if (rte_eth_dev_socket_id(port) > 0 &&
rte_eth_dev_socket_id(port) !=
(int)rte_socket_id())
// 若以太網口所在的NUMA socket號與當前線程所在的 socket 號不同，報warming
printf("WARNING, port %u is on remote NUMA node to "
"polling thread.\n\tPerformance will "
"not be optimal.\n", port);
printf("\nCore %u forwarding packets. [Ctrl+C to quit]\n",
rte_lcore_id());
/* Run until the application is quit or killed. */
for (;;) {
/*
* Receive packets on a port and forward them on the paired
* port. The mapping is 0 -> 1, 1 -> 0, 2 -> 3, 3 -> 2, etc.
*/
/*
一個端口收到包，就立刻轉發到另一個端口
0 和 1
2 和 3
……
*/
RTE_ETH_FOREACH_DEV(port) {
/* Get burst of RX packets, from first port of pair. */
struct rte_mbuf *bufs[BURST_SIZE];// mbuf的結構體 收到的包存在這里，也是要發出去的包
/* 收包函數：rte_eth_rx_burst 從以太網設備的接收隊列中檢索一連串（burst收發包機制）輸入數據包。檢索到的數據包存儲在rte_mbuf結構中。
參數四個
1. port id （收到哪個網口）
2. 隊列索引 （的哪一條隊列），范圍要在[0, rx_queue - 1] 的范圍內（rte_eth_dev_configure中的）
3. 指向 rte_mbuf 結構的 指針數組 的地址。要夠容納第四個參數所表示的數目的指針。（把收到的包存在哪里？）
4. 要檢索的最大數據包數
rte_eth_rx_burst()是一個循環函數，從RX隊列中收包達到設定的最大數量為止。
收包操作：
1. 根據NIC的RX描述符信息，初始化rte_mbuf數據結構。
2. 將rte_mbuf（也就是數據包）存儲到第三個參數所指示的數組的下一個條目。
3. 從mempool分配新的的rte_mbuf
*/
const uint16_t nb_rx = rte_eth_rx_burst(port, 0,
bufs, BURST_SIZE);
if (unlikely(nb_rx == 0)) // 返回值是實際收到的數據包數
continue;
/* Send burst of TX packets, to second port of pair. */
/* 發包函數：rte_eth_tx_burst 在由port id指示的以太網設備的傳輸隊列（由索引指示）發送一連串輸出數據包。
參數四個：
1. port id（從哪個網口）
2. 隊列索引（的哪條隊列發出），范圍要在[0, tx_queue - 1] 的范圍內（rte_eth_dev_configure中的）
3. 指向包含要發送的數據包的 rte_mbuf 結構的 指針數組 的地址。（要發送的包的內容在哪里）
4. 要發送的數據包的最大數量。
返回值是發送的包的數量。
發包操作：
1. 選擇發包隊列中下一個可用的描述符
2. 使用該描述符發送包，之后釋放對應的mempool空間
3. 再根據 *rte_mbuf 初始化發送描述符
*/
const uint16_t nb_tx = rte_eth_tx_burst(port ^ 1, 0,
bufs, nb_rx); // port 異或 1 --> 0就和1是一對，2就和3是一對。
// 0 收到包就從 1 轉發， 3 收到包 就從 2 口轉發。
/* Free any unsent packets. */
// 用unlikely宏代表這種情況不太可能出現？
if (unlikely(nb_tx < nb_rx)) {
uint16_t buf;
for (buf = nb_tx; buf < nb_rx; buf++)
rte_pktmbuf_free(bufs[buf]);
}
}
}
}
頭文件、宏、struct
/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
* Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation
*/
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
#include <rte_eal.h>
#include <rte_ethdev.h>
#include <rte_cycles.h>
#include <rte_lcore.h>
#include <rte_mbuf.h>
#define RX_RING_SIZE 1024 // 接收環大小
#define TX_RING_SIZE 1024 // 發送環大小
#define NUM_MBUFS 8191 // mbuf中的元素個數，推薦數量是2的冪次-1
#define MBUF_CACHE_SIZE 250 //
#define BURST_SIZE 32 // Burst收發包模式的一次完成多個數據包的收發 深入淺出P122
// struct里的點：非順序初始化 https://blog.csdn.net/comwise/article/details/9087279
static const struct rte_eth_conf port_conf_default = { // 配置端口時使用的默認配置
.rxmode = {
.max_rx_pkt_len = ETHER_MAX_LEN,
.ignore_offload_bitfield = 1,
},
};
/* basicfwd.c: Basic DPDK skeleton forwarding example. */
總結
basicfw 由三個部分組成，它們之間的關系如下：
- main函數中先進行eal初始化以及分配mempool，然后轉到端口初始化。
- port_init 中配置網卡，設置隊列參數，開啟設備。
- 回到main函數中，主線程開始轉發。
main 函數
main函數的內容：
- 初始化 eal
- 以太網端口數需要為偶數（在這個程序中一個口接收，往另一個口轉發）
- 分配mbuf
rte_pktmbuf_pool_create() - 初始化所有端口 轉入
port_init(portid, mbuf_pool) - 調用主線程開始basicfwd。
端口初始化
配置端口的工作：
- 檢查設備的port_id是否已連接
rte_eth_dev_is_valid_port(port)) - 得到以太網設備的信息
rte_eth_dev_info_get(port, &dev_info); - 配置網卡
rte_eth_dev_configure()主要要配置的內容是要給每個網卡配置多少個收發（Rx、Tx）隊列。檢查是否符合要求。 - 配置完網卡后，要setup隊列。
rte_eth_rx_queue_setup為以太網設備分配和設置接收隊列。要為Rx隊列設置指向 mempool的指針。
rte_eth_tx_queue_setup為以太網設備分配和設置傳輸隊列。可以設置傳輸隊列的長度，傳輸的模式等。 - 啟動設備：
rte_eth_dev_start(port)是最后一步 rte_eth_promiscuous_enable(port)設置網卡為混雜模式
主線程
主線程是一個死循環，只能強行中斷來結束。
兩個端口為一組，一個端口收到包，就立刻轉發到另一個端口。例如 0 口收到包立刻從1 口轉發出去，3 口收到包立刻從 2 口轉發出去，等等。
- 在主線程里需要聲明MBUF的結構體
struct rte_mbuf *bufs[BURST_SIZE]; - 收包函數：
rte_eth_rx_burst從指定的以太網設備的接收隊列利用burst收發包機制接受一批數據包。檢索到的數據包存儲在rte_mbuf結構中。mbuf就是dpdk中用於存儲網絡數據包的緩沖區，mbuf是使用mempool來分配和回收內存的。mempool已經在端口初始化的函數中設置給了接收隊列。 - 發包函數：
rte_eth_tx_burst從指定的以太網設備的發送隊列發送一連串輸出數據包。在代碼中，發包函數參數中的mbuf數組就是收包函數收來的mbuf數組，也就是實現了原封不動的轉發。 - 釋放沒有發的包
執行情況
需要綁定網卡，且只需要指定一個線程即可。
root@ubuntu:/home/chang/dpdk/examples/skeleton/build# ./basicfwd -l 1 -n 4
EAL: Detected 8 lcore(s)
EAL: No free hugepages reported in hugepages-1048576kB
EAL: Multi-process socket /var/run/.rte_unix
EAL: Probing VFIO support...
EAL: PCI device 0000:02:01.0 on NUMA socket -1
EAL: Invalid NUMA socket, default to 0
EAL: probe driver: 8086:100f net_e1000_em
EAL: PCI device 0000:02:02.0 on NUMA socket -1
EAL: Invalid NUMA socket, default to 0
EAL: probe driver: 8086:100f net_e1000_em
EAL: PCI device 0000:02:03.0 on NUMA socket -1
EAL: Invalid NUMA socket, default to 0
EAL: probe driver: 8086:100f net_e1000_em
EAL: PCI device 0000:02:04.0 on NUMA socket -1
EAL: Invalid NUMA socket, default to 0
EAL: probe driver: 8086:100f net_e1000_em
Port 0 MAC: 00 0c 29 f7 4d 25
Port 1 MAC: 00 0c 29 f7 4d 2f
Core 1 forwarding packets. [Ctrl+C to quit]
^C
參考 API 文檔條目：
（進入http://doc.dpdk.org/api/index.html 后搜索下列鏈接）
mbuf、ethdev、lcore
sample guide
http://doc.dpdk.org/guides/sample_app_ug/skeleton.html