DPDK端口初始化过程解析
一、端口初始化代码
int gDpdkPortId = 0;
static const struct rte_eth_conf port_conf_default = {
.rxmode = {.max_rx_pkt_len = RTE_ETHER_MAX_LEN }
};
static void ng_init_port(struct rte_mempool *mbuf_pool) {
uint16_t nb_sys_ports= rte_eth_dev_count_avail(); //
if (nb_sys_ports == 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "No Supported eth found\n");
}
struct rte_eth_dev_info dev_info;
rte_eth_dev_info_get(gDpdkPortId, &dev_info); // 可以使用这些信息来确定设备支持的功能、配置接收和发送队列的数量、设置MTU大小等。
const int num_rx_queues = 1;
const int num_tx_queues = 1;
struct rte_eth_conf port_conf = port_conf_default;
rte_eth_dev_configure(gDpdkPortId, num_rx_queues, num_tx_queues, &port_conf);
if (rte_eth_rx_queue_setup(gDpdkPortId, 0 , 1024,
rte_eth_dev_socket_id(gDpdkPortId),NULL, mbuf_pool) < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Could not setup RX queue\n");
}
#if ENABLE_SEND
struct rte_eth_txconf txq_conf = dev_info.default_txconf;
txq_conf.offloads = port_conf.rxmode.offloads;
if (rte_eth_tx_queue_setup(gDpdkPortId, 0 , 1024,
rte_eth_dev_socket_id(gDpdkPortId), &txq_conf) < 0) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Could not setup TX queue\n");
}
#endif
if (rte_eth_dev_start(gDpdkPortId) < 0 ) {
rte_exit(EXIT_FAILURE, "Could not start\n");
}
}
代码功能概述：通过获取网口信息，配置网卡接收队列数、发送队列数，设置发送和接收队列，并启动以太网设备，进行以太网设备端口的初始化。
二、各函数功能
1.rte_eth_dev_count_avail()。
概念：用于获取当前可用（指已经通过 DPDK 绑定（或绑定到 DPDK 驱动程序）的网卡）的以太网设备（网卡端口，非传输层端口）的数量。
函数原型：
#includeuint16_t rte_eth_dev_count_avail(void ); 返回可用的以太网设备的数量。
2.rte_eth_dev_info_get()
概念：根据port_id端口号检索以太网设备的上下文信息，若检索成功，信息保存到dev_info变量中。
函数原型：
#includeint rte_eth_dev_info_get(uint16_t port_id, struct rte_eth_dev_info * dev_info); 参数：
- port_id：以太网设备的端口标识符。
- dev_info：指向rte_eth_dev_info类型的结构的指针，以填充以太网设备的上下文信息。
返回值：
- 0：成功。
- ENOTSUP：设备不支持 dev_infos_get()。
- ENODEV：port_id无效。
- EINVAL： 参数错误。
struct rte_eth_dev_info：（用于存储获取到的设备信息）
#include
struct rte_eth_dev_info{
struct rte_device *device;：指向设备的指针，可以用于访问底层设备信息。
const char *driver_name;：设备驱动程序的名称，指示设备所使用的 DPDK 驱动程序。
unsigned int if_index;：设备的网络接口索引。
uint16_t min_mtu;：最小的最大传输单元（MTU），即可以设置给设备的最小数据包大小。
uint16_t max_mtu;：最大的最大传输单元（MTU），即可以设置给设备的最大数据包大小。
const uint32_t *dev_flags;：指向设备标志的指针，用于标识设备的各种特性和支持的功能。
uint32_t min_rx_bufsize;：接收缓冲区的最小大小。
uint32_t max_rx_pktlen;：接收数据包的最大长度。
uint32_t max_lro_pkt_size;：支持的最大大数据包 LRO（Large Receive Offload）的大小。
uint16_t max_rx_queues;：最大接收队列数。
uint16_t max_tx_queues;：最大发送队列数。
uint32_t max_mac_addrs;：最大支持的 MAC 地址数。
uint32_t max_hash_mac_addrs;：最大支持的哈希表中的 MAC 地址数。
uint16_t max_vfs;：最大虚拟功能数（如果设备支持 SR-IOV）。
uint16_t max_vmdq_pools;：最大支持的 VMDq（Virtual Machine Device Queues） 池数。
struct rte_eth_rxseg_capa rx_seg_capa;：接收段（Rx Segment）的能力描述。
uint64_t rx_offload_capa;：接收数据包的硬件卸载功能的能力标志。
uint64_t tx_offload_capa;：发送数据包的硬件卸载功能的能力标志。
uint64_t rx_queue_offload_capa;：接收队列的硬件卸载功能的能力标志。
uint64_t tx_queue_offload_capa;：发送队列的硬件卸载功能的能力标志。
uint16_t reta_size;：可配置的 RSS（Receive Side Scaling）哈希表条目数。
uint8_t hash_key_size;：哈希计算所需的哈希键的大小（以字节为单位）。
uint64_t flow_type_rss_offloads;：支持 RSS 的数据流类型标志。
struct rte_eth_rxconf default_rxconf;：默认的接收配置。
struct rte_eth_txconf default_txconf;：默认的发送配置。
uint16_t vmdq_queue_base;：VMDq 队列的基本索引。
uint16_t vmdq_queue_num;：VMDq 队列的数量。
uint16_t vmdq_pool_base;：VMDq 池的基本索引。
struct rte_eth_desc_lim rx_desc_lim;：接收队列描述符限制的配置。
struct rte_eth_desc_lim tx_desc_lim;：发送队列描述符限制的配置。
uint32_t speed_capa;：设备支持的速度能力。
uint16_t nb_rx_queues;：接收队列的数量。
uint16_t nb_tx_queues;：发送队列的数量。
struct rte_eth_dev_portconf default_rxportconf;：默认的接收端口配置。
struct rte_eth_dev_portconf default_txportconf;：默认的发送端口配置。
uint64_t dev_capa;：设备的能力标志。
struct rte_eth_switch_info switch_info;：与交换机相关的信息。
uint64_t reserved_64s[2];：保留的 64 位整数数组。
void *reserved_ptrs[2];：保留的指针数组。};
3.rte_eth_dev_configure()
概念：它用于初始化和配置网卡设备的各种属性，以便设备能够进行数据包的接收和发送。
必须先调用此函数，然后再调用以太网 API 中的任何其他函数。当设备处于停止状态时，也可以重新调用此函数。
函数原型：
#includeint rte_eth_dev_configure( uint16_t port_id, uint16_t nb_rx_queue, uint16_t nb_tx_queue, const struct rte_eth_conf * eth_conf ); 参数说明：
参数 含义 port_id 要配置的以太网设备的端口标识符。 nb_rx_queue 要为以太网设备设置的接收队列数。 nb_tx_queue 要为以太网设备设置的传输队列数。 eth_conf 一个指向 struct rte_eth_conf结构体的指针，包含了以太网设备的配置信息。注：这里配置的接收和发送队列是dpdk队列，而不是硬件队列，在下文有详细解释。
返回值：
- 0：成功，设备已配置。
- <0：驱动程序配置函数返回的错误代码。
dpdk的队列概念：
接收队列（Rx Queue）：
- 接收队列用于从网络接口卡接收数据包。一个 DPDK 端口（以太网设备）通常会有多个接收队列，每个队列对应一个物理或虚拟队列，用于并行接收数据包。
- 接收队列通常配置为循环使用环形缓冲区，以提高性能。DPDK 使用 ring buffer 来实现这种循环队列，数据包被放置到队列的尾部，并从队列的头部被取出进行处理。
发送队列（Tx Queue）：
- 发送队列用于将数据包发送到网络接口卡，以便进一步发送到网络。一个 DPDK 端口通常也有多个发送队列，每个队列对应一个物理或虚拟队列，用于并行发送数据包。
- 发送队列通常也配置为循环使用环形缓冲区，以提高性能。数据包从应用程序的缓冲区被放置到发送队列，并从队列的尾部被取出发送到网络。
队列数量：
- DPDK 应用程序可以根据需要配置多个接收和发送队列，以充分利用多核处理器的性能。多个队列可以并行处理多个数据包，提高了数据包处理的并发性能。
队列的配置：
- DPDK 允许应用程序配置队列的参数，如队列的大小、硬件卸载功能、队列深度等。这些配置参数可以根据应用程序的需求进行调整，以获得最佳性能。
队列的处理：
- 在 DPDK 应用程序中，队列通常由不同的处理线程或核心处理。每个队列的处理线程可以执行特定的数据包处理任务，如数据包分析、修改、路由等。
队列与多核处理器：
- DPDK 旨在充分利用多核处理器的性能。通过将不同队列分配给不同核心的处理线程，可以实现数据包处理的并行性，从而提高吞吐量。
队列的同步与协调：
- 在多核处理器上并行处理多个队列时，需要考虑队列之间的同步和协调问题。DPDK 提供了各种同步机制和 API，以确保队列之间的数据包处理不会发生冲突或竞争条件。
总之，DPDK 的队列概念是实现高性能数据包处理的关键。通过合理配置和管理接收和发送队列，以及合理分配队列给多核处理器的处理线程，可以实现高性能的数据包处理应用程序。队列的概念使 DPDK 应用程序能够充分利用多核处理器的性能，同时确保数据包的高效处理和传递。
struct rte_eth_conf：
用于配置以太网端口的结构。根据Rx多队列模式，可能需要额外的高级配置设置。
#include
struct rte_eth_conf{
uint32_t link_speeds;
struct rte_eth_rxmode rxmode;
struct rte_eth_txmode txmode;
uint32_t lpbk_mode;
struct {
struct rte_eth_rss_conf rss_conf;
struct rte_eth_vmdq_dcb_conf vmdq_dcb_conf;
struct rte_eth_dcb_rx_conf dcb_rx_conf;
struct rte_eth_vmdq_rx_conf vmdq_rx_conf;
} rx_adv_conf;
union {
struct rte_eth_vmdq_dcb_tx_conf vmdq_dcb_tx_conf;
struct rte_eth_dcb_tx_conf dcb_tx_conf;
struct rte_eth_vmdq_tx_conf vmdq_tx_conf;
} tx_adv_conf;
uint32_t dcb_capability_en;
struct rte_eth_fdir_conf fdir_conf;
struct rte_eth_intr_conf intr_conf;
};
rte_eth_conf结构体讲解：
uint32_t link_speeds：
- 用于指定以太网链路的速度配置。您可以将所支持的链路速度的位掩码设置为此字段的值，以表示设备支持的链路速度。例如，如果设备支持 1G 和 10G 速度，则可以将此字段设置为
ETH_LINK_SPEED_1G | ETH_LINK_SPEED_10G。
struct rte_eth_rxmode rxmode：
- 用于配置接收模式的结构体，包括接收队列的配置参数。该结构体包含了以下字段：
uint32_t mq_mode：用于指定接收队列的多队列模式，例如 ETH_MQ_RX_RSS（RSS 模式）或 ETH_MQ_RX_NONE（单队列模式）。uint32_t max_rx_pkt_len：用于指定接收的最大数据包长度。
struct rte_eth_txmode txmode：
- 用于配置发送模式的结构体，包括发送队列的配置参数。该结构体包含了以下字段：
uint32_t mq_mode：用于指定发送队列的多队列模式，例如 ETH_MQ_TX_NONE（单队列模式）。int32_t pvid：用于指定发送数据包的 VLAN ID。
uint32_t lpbk_mode：
- 用于配置环回模式。可以设置为以下值之一：
0：关闭环回模式。ETH_LPBK_PHY：物理环回模式。ETH_LPBK_MAC：逻辑环回模式。
struct rx_adv_conf：
- 用于配置接收高级参数的结构体，包括 RSS（Receive Side Scaling）配置、DCB（Data Center Bridging）配置等。这是一个嵌套结构体，包含以下子结构体：
struct rte_eth_rss_conf rss_conf：用于配置 RSS 参数。struct rte_eth_vmdq_dcb_conf vmdq_dcb_conf：用于配置 VMDQ DCB 参数。struct rte_eth_dcb_rx_conf dcb_rx_conf：用于配置 DCB 接收参数。struct rte_eth_vmdq_rx_conf vmdq_rx_conf：用于配置 VMDQ 接收参数。
union tx_adv_conf：
- 用于配置发送高级参数的联合体。这是一个联合体，包含以下子结构体之一，根据发送队列的配置类型不同而使用不同的子结构体：
struct rte_eth_vmdq_dcb_tx_conf vmdq_dcb_tx_conf：用于配置 VMDQ DCB 发送参数。struct rte_eth_dcb_tx_conf dcb_tx_conf：用于配置 DCB 发送参数。struct rte_eth_vmdq_tx_conf vmdq_tx_conf：用于配置 VMDQ 发送参数。
uint32_t dcb_capability_en：
- 用于启用或禁用 Data Center Bridging（DCB）能力。可以设置为
0（禁用）或1（启用）。
struct rte_eth_fdir_conf fdir_conf：
- 用于配置流识别功能的参数，包括过滤器和流识别表的配置。
struct rte_eth_intr_conf intr_conf：
- 用于配置中断处理的参数，包括中断分配策略和中断处理函数。
4.rte_eth_rx_queue_setup()
概念：它用于初始化和配置 DPDK 端口上的接收队列，以便从网络接口卡（NIC）接收数据包。
int rte_eth_rx_queue_setup (uint16_t port_id, uint16_t rx_queue_id, uint16_t nb_rx_desc, unsigned int socket_id, const struct rte_eth_rxconf *rx_conf, struct rte_mempool *mb_pool);参数说明：
- port_id：要配置接收队列的 DPDK 端口 ID。
- rx_queue_id：接收队列的唯一标识符，通常从 0 开始递增。
- nb_rx_desc：接收队列中能容纳的描述符数量。描述符是用于存储接收数据包的内存块。
- socket_id：指定接收队列内存分配所使用的 NUMA 套接字。
- rx_conf：一个指向 struct rte_eth_rxconf 结构体的指针，用于配置接收队列的参数。这个结构体包含了接收队列的各种配置选项，例如接收队列的模式、偏好配置等。常见的配置选项包括：
- rx_free_thresh：接收队列中缓冲区的数量，低于此阈值时将触发数据包的接收。
- rx_drop_en：启用或禁用在接收队列上丢弃接收队列满的数据包。
- 其他与接收队列相关的配置项。
- mb_pool：一个指向 struct rte_mempool 结构体的指针，表示数据包缓冲区的内存池。
5.rte_eth_dev_socket_id()
概念：返回以太网设备连接到的NUMA套接字。
#includeint rte_eth_dev_socket_id(uint16_t port_id) port_id：以太网设备的端口标识符。
返回：以太网设备连接到的NUMA套接字ID，如果无法确定套接字，则默认为零。当port_id值超出范围时返回-1。
6.rte_eth_tx_queue_setup()
概念：分配并初始化以太网设备的传输队列。
函数原型：
#includeint rte_eth_tx_queue_setup( uint16_t port_id, uint16_t tx_queue_id, uint16_t nb_tx_desc, unsigned int socket_id, const struct rte_eth_txconf * tx_conf ); 成功，返回0，发送队列正确建立。
失败，返回-ENOMEM，无法分配传输环描述符。
参数 含义 port_id 以太网设备的端口标识符。 tx_queue_id 要设置的传输队列的索引。该值必须在之前提供给 rte_eth_dev_configure（） 的发送队列数范围。 nb_tx_desc 要为传输环分配的传输描述符的数量。 socket_id socket_id参数是 NUMA 情况下的套接字标识符。如果为环的传输描述符分配的 DMA 内存没有 NUMA 约束，则可以使用SOCKET_ID_ANY。 tx_conf 使用传输队列的配置数据的指针。允许使用 NULL 值。
7.rte_eth_dev_start()
概念：启动以太网设备。
设备启动步骤是最后一个步骤，包括设置配置的卸载功能以及启动设备的发送和接收单元。
函数原型：
#includeint rte_eth_dev_start(uint16_t port_id); 成功返回0；
失败返回负数。