dpdk eal初始化流程梳理

for dpdk-18.11

这里把dpdk的eal初始化流程简单汇总，尽量把每个函数功能介绍详细，持续更新中

rte_eal_init
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├──rte_cpu_is_supported：检查cpu是否支持
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├──rte_atomic32_test_and_set：操作静态局部变量run_once确保函数只执行一次
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├──pthread_self() 获取主线程的线程ID,只是用于打印
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├──eal_reset_internal_config：初始化内部全局配置变量struct internal_config
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├──eal_log_level_parse 解析命令行参数，只处理“--log-level”
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│   └──eal_parse_log_level 填充struct rte_logs rte_logs全局log控制变量
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├──rte_eal_cpu_init：赋值全局结构struct lcore_config
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│   ├──rte_eal_get_configuration：获取全局配置结构struct rte_config，初始指向全局变量early_mem_config
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│   ├──eal_cpu_detected
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│   │   └──如果文件“/sys/devices/system/cpu/cpu%u/topology/core_id”存在，则存在此编号的cpu
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│   ├──eal_cpu_core_id
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│   │   └──eal_parse_sysfs_value：读取文件“/sys/devices/system/cpu/cpu%u/topology/core_id”，
│   │         获取core number onsocket for this lcore
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│   ├──eal_cpu_socket_id
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│   │   └──如果目录“/sys/devices/system/node/node%u/cpu%u”存在，得到physical socket id for this lcore
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│   └──计数得到number of available logical cores，保存在struct rte_config.lcore_count中
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├──eal_parse_args：解析处理EAL的命令行参数，赋值struct internal_config 结构的相关字段
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├──eal_plugins_init (EAL的“-d”选项可以指定需要载入的动态链接库)
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│   ├──如果全局变量 default_solib_dir 所指的Default path of external loadable drivers有效
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│   │   └──eal_plugin_add
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│   │         ├──malloc一个struct shared_driver结构，拷贝路径名称
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│   │         └──将此struct shared_driver结构挂载到List of external loadable drivers中 solib_list
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│   └──遍历solib_list上挂载的所有struct shared_driver结构
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│         ├──如果当前struct shared_driver结构所保存的路径是目录
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│         │   └──eal_plugindir_init
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│         │         └──对目录中的每个普通文件，执行eal_plugin_add
│         │                (将文件挂载到Listof external loadable drivers的尾部，待接下来的遍历循环进行处理)
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│         └──否则，是共享库的情况
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│               └──调用dlopen打开指定的动态链接库
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├──eal_option_device_parse (EAL的“-b、-w、--vdev”选项可以指定需要解析支持的设备 eal_option_device_add)
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│   ├──如果全局变量链表有挂载指定支持的设备的话devopt_list
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│   │   └──rte_devargs_parse 解析后，存放到全局链表 devargs_list 里面
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│   │         ├──calloc一个struct rte_devargs 结构
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│   │         ├──rte_devargs_parse读取系统所有设备，如果能找到表示属于合法设备
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│   │         └──将此struct rte_devargs结构挂载到devargs_list
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│   └──解析后的struct device_option从devopt_list删除
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├──rte_config_init
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│   ├──主进程的情况(RTE_PROC_PRIMARY) rte_config.mem_config这块内存，在初始化巨页之前，使用本地全局变量&early_mem_config临时使用
│   │   │      在rte_eal_config_create里面，rte_config.mem_config的内存改为配置文件/var/run/config，用来主从进程共享使用.
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│   │   ├──rte_eal_config_create
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│   │   │      ├──eal_runtime_config_path：获取runtime配置文件路径，如“/var/run/config”
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│   │   │      ├──如果EAL配置了巨页映射的虚拟地址的话，在这里把它保存到 rte_mem_cfg_addr 变量里面
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│   │   │      ├──打开文件，上锁，mmap映射文件到内存
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│   │   │      ├──将early configuration structure(全局变量early_mem_config)拷贝到此内存中，
│   │   │      │   rte_config.mem_config指向这块内存,early_mem_config在巨页没初始化之前，用来当做早期简单配置使用的.
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│   │   │      └──映射地址保存在rte_config.mem_config->mem_cfg_addr中，用于从应用将来映射到相同的地址
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│   │   └──eal_update_mem_config 更新rte_config里面的rte_mem_config legacy_mem和single_file_segments变量,让从进程可以读取这个信息eal_update_internal_config
│   │   
│   └──从进程的情况(RTE_PROC_SECONDARY) 从进程先mmap /var/run/config，然后读取主进程的rte_mem_cfg_addr地址，最后在重新mmap /var/run/config，
│         │   这样做的目的是保证主从进程的rte_mem_cfg_addr虚拟地址和物理地址都是完全一样的.
│         │
│         ├──rte_eal_config_attach
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│         │   ├──eal_runtime_config_path
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│         │   ├──打开文件，mmap映射文件到内存
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│         │   └──rte_config.mem_config指向映射的内存
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│         ├──rte_eal_mcfg_wait_complete
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│         │   └──如果struct rte_mem_config结构的magic成员没有被写成RTE_MAGIC，就继续等待
│         │          (主应用ready后会将struct rte_mem_config结构的magic成员写成RTE_MAGIC)
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│         ├──rte_eal_config_reattach
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│         │      ├──从前面mmap映射文件中获取主应用mmap的映射地址(即rte_config.mem_config->mem_cfg_addr)
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│         │      ├──munmap解除先前的映射
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│         │      ├──指定主应用映射地址重新执行mmap映射，如果最终映射地址和指定映射地址不一致，则出错退出
│         │      │
│         │      └──将rte_config.mem_config指向重新映射的内存
│         │
│         └──eal_update_internal_config读取主进程初始化的内存配置，保存到本地的internal_config.legacy_mem和internal_config.single_file_segments 
│
├──rte_eal_intr_init 初始化中断系统，dpdk把中断注册到epoll里面，通过epoll来处理发送的中断事件
│   │
│   ├──初始化global interrupt source head (struct rte_intr_source_list intr_sources)
│   │
│   ├──创建pipe，主要是用来唤醒eal_intr_thread_main重建中断列表，一般在用户注册了中断事件后，会write pipe，epoll read后重建中断列表
│   │
│   └──创建线程来等待处理中断，线程执行函数为eal_intr_thread_main
│      │
│      └──线程运行循环
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│            ├──epoll_create：创建epoll文件描述符
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│            ├──epoll_ctl：把前面创建的the read end of the pipe，添加到epoll wait list中
│            │
│            ├──遍历以global interrupt source head为头部的struct rte_intr_source结构链表
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│            │   ├──如果当前struct rte_intr_source结构没有挂载的callback函数，跳过
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│            │   └──把所有的uio device file descriptor，添加到epoll wait list中
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│            ├──eal_intr_handle_interrupts
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│            │   └──循环
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│            │         ├──epoll_wait：wait for an I/O event on an epoll file descriptor
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│            │         ├──eal_intr_process_interrupts
│            │         │   │
│            │         │   └──遍历所有发生的I/O event
│            │         │         │
│            │         │         ├──如果the read end of the pipe可用，执行read操作，函数返回
│            │         │         │    (此时会rebuild the wait list)
│            │         │         │
│            │         │         ├──遍历struct rte_intr_source结构链表，查找当前I/O event对应的structrte_intr_source结构
│            │         │         │
│            │         │         ├──根据interrupt handle type(uio/alarm/…)，确定需要读取的字节长度
│            │         │         │
│            │         │         ├──执行文件read操作
│            │         │         │
│            │         │         └──如果read数据成功，执行当前struct rte_intr_source结构挂载的所有callback函数
│            │         │
│            │         └──调用eal_intr_process_interrupts返回负数，本次中断处理结束返回
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│            └──关闭epoll文件描述符
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├──rte_mp_channel_init 创建主从进程通信socket接口，使用AF_UNIX socket 类型，处理任务 mp_handle
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│   ├──初始化socket路径 /var/run/mp_socket
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│   ├──打开目录/var/run 加锁
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│   ├──创建socket，主进程使用/var/run/mp_socket，从进程使用/var/run/mp_socket_getpid_rte_rdtsc, fd使用全局变量保存mp_fd
│   │
│   └──创建mp处理进程 mp_handle
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├──rte_mp_dev_hotplug_init 注册主从进程通信的消息处理回调钩子，该动作是承接rte_mp_channel_init，
│   │                      rte_mp_channel_init初始化了处理任务mp_handle-->process_msg-->查找hotplug action
│   │
│   ├──主进程流程
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│   │   ├── malloc 一个struct action_entry
│   │   │
│   │   ├── 初始化action_entry的action_name（EAL_DEV_MP_ACTION_REQUEST）和action（handle_secondary_request）
│   │   │
│   │   └── 增加action_entry到全局链表中action_entry_list
│   │
│   └──从进程流程
│       │
│       ├── malloc 一个struct action_entry
│       │
│       ├── 初始化action_entry的action_name（EAL_DEV_MP_ACTION_REQUEST）和action（handle_primary_request）
│       │
│       └── 增加action_entry到全局链表中action_entry_list
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├──rte_bus_scan 扫描所有已注册设备的总线，主要有pci bus，还有其他厂家提供的总线，如DPAA bus，Intel FPGA bus
│       │
│       ├──循环获取设备总线链表 rte_bus_list
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│       └──对每一个注册到的设备总线最新scan
│           │
│           ├──设备总线注册使用RTE_REGISTER_BUS
│           │
│           └──设备bus注册需要提供scan,probe,find_device,plug,unplug,parse,dev_iterate等函数实现,pci总线是 rte_pci_bus
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├──初始化系统巨页 
│   │
│   ├──主进程 eal_hugepage_info_init：赋值struct hugepage_info数组(internal_config.hugepage_info)
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│   │   ├──hugepage_info_init 读取系统巨页的信息，填充到internal_config.hugepage_info数组里面如果没有巨页数量可用，这里返回失败，
│   │   │    否则，hugepage_info数组里面按照巨页大小排序存储hugepage_info[0]>hugepage_info[1]>hugepage_info[2],这里是巨页大小不是巨页数量
│   │   │     │
│   │   │     ├── 打开系统的/sys/kernel/mm/hugepages目录，里面存在系统当前使用的巨页大小对应的信息
│   │   │     │
│   │   │     ├── 遍历/sys/kernel/mm/hugepages子目录信息，如果子目录以hugepages-开头，则继续处理，否则不处理，
│   │   │     │   一般有hugepages-2048kB或者hugepages-1048576kB两种存在
│   │   │     │
│   │   │     ├── /sys/kernel/mm/hugepages子目录数量不能超过dpdk运行的最大数，目前为3个
│   │   │     │
│   │   │     ├── 以数组方式，把系统不同巨页信息按顺序存放在internal_config.hugepage_info[]数组里面
│   │   │     │    │
│   │   │     │    └── get_hugepage_dir 根据系统巨页的大小，获取系统巨页mount路径
│   │   │     │         │
│   │   │     │         ├── 读取系统的/proc/mounts目录，里面存放了用户所有mount信息
│   │   │     │         │
│   │   │     │         ├── 获取默认的巨页大小，说白了就是获取系统默认的巨页大小，一般是2MB, 获取方式，cat /proc/meminfo |grep Hugepagesize
│   │   │     │         │
│   │   │     │         └── 循环判断/proc/mounts所有信息，如果有hugetlbfs的标识，表示是系统的巨页挂载点
│   │   │     │              │ 
│   │   │     │              ├── 一条mount信息包含四个选项，按顺序分别是device、mountpt、fstype、options分别按顺序存放到splitstr指针数组里面
│   │   │     │              │ 
│   │   │     │              ├── 如果用户设置了启动参数--huge-dir选项，就只检查这个目录是否存在
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│   │   │     │              └── 查找mount信息里面的options，是否存在"pagesize="选项，如果是，则直接使用该页大小，否则使用默认的页大小
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│   │   │     ├── 系统总的可用巨页数量保存到internal_config.num_hugepage_sizes  
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│   │   │     └── 到此为止，internal_config里面关于巨页相关的变量基本都初始化了 
│   │   │
│   │   └──如果设置了不共享巨页信息，直接返回，否则下面会创建一个文件，把internal_config.hugepage_info信息存放到eal_hugepage_info_path里面，
│   │      让从进程可以attach，共享同一块内存
│   │       │
│   │       └──create_shared_memory 创建共享文件/var/run/hugepage_info，把internal_config.hugepage_info保存进去，让从进程可以读取
│   │
│   └──从进程 eal_hugepage_info_read
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│              └──读取主进程存放在/var/run/hugepage_info文件里面的信息，读取出来保存到本地的internal_config.hugepage_info
│
├──rte_srand(rte_rdtsc()) 将当前时间作为种子，产生伪随机数序列
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