fhi_lib/lib/ethernet/ethernet.c

   1 /******************************************************************************
   2 *
   3 *   Copyright (c) 2019 Intel.
   4 *
   5 *   Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   6 *   you may not use this file except in compliance with the License.
   7 *   You may obtain a copy of the License at
   8 *
   9 *       http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  10 *
  11 *   Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  12 *   distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  13 *   WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  14 *   See the License for the specific language governing permissions and
  15 *   limitations under the License.
  16 *
  17 *******************************************************************************/
  18
  19
  20 /**
  21  * @brief This file has all definitions for the Ethernet Data Interface Layer
  22  * @file ethernet.c
  23  * @ingroup group_lte_source_auxlib
  24  * @author Intel Corporation
  25  **/
  26
  27
  28 #include <stdio.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <stdint.h>
  31 #include <unistd.h>
  32 #include <errno.h>
  33 #include <sys/queue.h>
  34 #include <err.h>
  35 #include <assert.h>
  36
  37 #include <linux/limits.h>
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <stdlib.h>
  40 #include <math.h>
  41
  42 #include <rte_config.h>
  43 #include <rte_common.h>
  44 #include <rte_log.h>
  45 #include <rte_memory.h>
  46 #include <rte_memcpy.h>
  47 #include <rte_memzone.h>
  48 #include <rte_eal.h>
  49 #include <rte_per_lcore.h>
  50 #include <rte_launch.h>
  51 #include <rte_atomic.h>
  52 #include <rte_cycles.h>
  53 #include <rte_prefetch.h>
  54 #include <rte_lcore.h>
  55 #include <rte_per_lcore.h>
  56 #include <rte_branch_prediction.h>
  57 #include <rte_interrupts.h>
  58 #include <rte_pci.h>
  59 #include <rte_debug.h>
  60 #include <rte_ether.h>
  61 #include <rte_ethdev.h>
  62 #include <rte_ring.h>
  63 #include <rte_mempool.h>
  64 #include <rte_mbuf.h>
  65 #include <rte_errno.h>
  66
  67 #include "ethernet.h"
  68 #include "ethdi.h"
  69
  70 /* Our mbuf pools. */
  71 struct rte_mempool *_eth_mbuf_pool          = NULL;
  72 struct rte_mempool *_eth_mbuf_pool_inderect = NULL;
  73 struct rte_mempool *_eth_mbuf_pool_rx     = NULL;
  74 struct rte_mempool *_eth_mbuf_pool_small  = NULL;
  75 struct rte_mempool *_eth_mbuf_pool_big    = NULL;
  76
  77 struct rte_mempool *socket_direct_pool    = NULL;
  78 struct rte_mempool *socket_indirect_pool  = NULL;
  79
  80
  81 /*
  82  * Make sure the ring indexes are big enough to cover buf space x2
  83  * This ring-buffer maintains the property head - tail <= RINGSIZE.
  84  * head == tail:  ring buffer empty
  85  * head - tail == RINGSIZE: ring buffer full
  86  */
  87 typedef uint16_t ring_idx;
  88 static struct {
  89     ring_idx head;
  90     ring_idx read_head;
  91     ring_idx tail;
  92     char buf[1024];      /* needs power of 2! */
  93 } io_ring = { {0}, 0, 0};
  94
  95 #define RINGSIZE sizeof(io_ring.buf)
  96 #define RINGMASK (RINGSIZE - 1)
  97
  98 int __xran_delayed_msg(const char *fmt, ...)
  99 {
 100 #if 0
 101     va_list ap;
 102     int msg_len;
 103     char localbuf[RINGSIZE];
 104     ring_idx old_head, new_head;
 105     ring_idx copy_len;
 106
 107     /* first prep a copy of the message on the local stack */
 108     va_start(ap, fmt);
 109     msg_len = vsnprintf(localbuf, RINGSIZE, fmt, ap);
 110     va_end(ap);
 111
 112     /* atomically reserve space in the ring */
 113     for (;;) {
 114         old_head = io_ring.head;        /* snapshot head */
 115         /* free always within range of [0, RINGSIZE] - proof by induction */
 116         const ring_idx free = RINGSIZE - (old_head - io_ring.tail);
 117
 118         copy_len = RTE_MIN(msg_len, free);
 119         if (copy_len <= 0)
 120             return 0;   /* vsnprintf error or ringbuff full. Drop log. */
 121
 122         new_head = old_head + copy_len;
 123         RTE_ASSERT((ring_idx)(new_head - io_ring.tail) <= RINGSIZE);
 124
 125         if (likely(__atomic_compare_exchange_n(&io_ring.head, &old_head,
 126                         new_head, 0, __ATOMIC_ACQUIRE, __ATOMIC_RELAXED)))
 127             break;
 128     }
 129
 130     /* Now copy data in at ease. */
 131     const int copy_start = (old_head & RINGMASK);
 132     if (copy_start < (new_head & RINGMASK))     /* no wrap */
 133         memcpy(io_ring.buf + copy_start, localbuf, copy_len);
 134     else {                                      /* wrap-around */
 135         const int chunk_len = RINGSIZE - copy_start;
 136
 137         memcpy(io_ring.buf + copy_start, localbuf, chunk_len);
 138         memcpy(io_ring.buf, localbuf + chunk_len, copy_len - chunk_len);
 139     }
 140
 141     /* wait for previous writes to complete before updating read_head. */
 142     while (io_ring.read_head != old_head)
 143         rte_pause();
 144     io_ring.read_head = new_head;
 145
 146
 147     return copy_len;
 148  #endif
 149     return 0;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Display part of the message stored in the ring buffer.
 154  * Might require multiple calls to print the full message.
 155  * Will return 0 when nothing left to print.
 156  */
 157 #if 0
 158 int xran_show_delayed_message(void)
 159 {
 160     ring_idx tail = io_ring.tail;
 161     ring_idx wlen = io_ring.read_head - tail; /* always within [0, RINGSIZE] */
 162
 163     if (wlen <= 0)
 164         return 0;
 165
 166     tail &= RINGMASK;   /* modulo the range down now that we have wlen */
 167
 168     /* Make sure we're not going over buffer end. Next call will wrap. */
 169     if (tail + wlen > RINGSIZE)
 170         wlen = RINGSIZE - tail;
 171
 172     RTE_ASSERT(tail + wlen <= RINGSIZE);
 173
 174     /* We use write() here to avoid recaculating string length in fwrite(). */
 175     const ssize_t written = write(STDOUT_FILENO, io_ring.buf + tail, wlen);
 176     if (written <= 0)
 177         return 0;   /* To avoid moving tail the wrong way on error. */
 178
 179     /* Move tail up. Only we touch it. And we only print from one core. */
 180     io_ring.tail += written;
 181
 182     return written;     /* next invocation will print the rest if any */
 183 }
 184 #endif
 185
 186 void xran_init_mbuf_pool(void)
 187 {
 188     /* Init the buffer pool */
 189     if (rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY) {
 190         _eth_mbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("mempool", NUM_MBUFS,
 191                 MBUF_CACHE, 0, MBUF_POOL_ELEMENT, rte_socket_id());
 192 #ifdef XRAN_ATTACH_MBUF
 193         _eth_mbuf_pool_inderect = rte_pktmbuf_pool_create("mempool_indirect", NUM_MBUFS,
 194                 MBUF_CACHE, 0, MBUF_POOL_ELEMENT, rte_socket_id());*/
 195 #endif
 196         _eth_mbuf_pool_rx = rte_pktmbuf_pool_create("mempool_rx", NUM_MBUFS,
 197                 MBUF_CACHE, 0, MBUF_POOL_ELEMENT, rte_socket_id());
 198         _eth_mbuf_pool_small = rte_pktmbuf_pool_create("mempool_small",
 199                 NUM_MBUFS, MBUF_CACHE, 0, MBUF_POOL_ELM_SMALL, rte_socket_id());
 200         _eth_mbuf_pool_big = rte_pktmbuf_pool_create("mempool_big",
 201                 NUM_MBUFS_BIG, 0, 0, MBUF_POOL_ELM_BIG, rte_socket_id());
 202     } else {
 203         _eth_mbuf_pool = rte_mempool_lookup("mempool");
 204         _eth_mbuf_pool_inderect = rte_mempool_lookup("mempool_indirect");
 205         _eth_mbuf_pool_rx = rte_mempool_lookup("mempool_rx");
 206         _eth_mbuf_pool_small = rte_mempool_lookup("mempool_small");
 207         _eth_mbuf_pool_big = rte_mempool_lookup("mempool_big");
 208     }
 209     if (_eth_mbuf_pool == NULL)
 210         rte_panic("Cannot create mbuf pool: %s\n", rte_strerror(rte_errno));
 211 #ifdef XRAN_ATTACH_MBUF
 212     if (_eth_mbuf_pool_inderect == NULL)
 213         rte_panic("Cannot create mbuf pool: %s\n", rte_strerror(rte_errno));
 214 #endif
 215     if (_eth_mbuf_pool_rx == NULL)
 216         rte_panic("Cannot create mbuf pool: %s\n", rte_strerror(rte_errno));
 217     if (_eth_mbuf_pool_small == NULL)
 218         rte_panic("Cannot create small mbuf pool: %s\n", rte_strerror(rte_errno));
 219     if (_eth_mbuf_pool_big == NULL)
 220         rte_panic("Cannot create big mbuf pool: %s\n", rte_strerror(rte_errno));
 221
 222     if (socket_direct_pool == NULL)
 223         socket_direct_pool = _eth_mbuf_pool;
 224
 225     if (socket_indirect_pool == NULL)
 226         socket_indirect_pool = _eth_mbuf_pool_inderect;
 227 }
 228
 229 /* Init NIC port, then start the port */
 230 void xran_init_port(int p_id,  struct ether_addr *p_lls_cu_addr)
 231 {
 232     static uint16_t nb_rxd = BURST_SIZE;
 233     static uint16_t nb_txd = BURST_SIZE;
 234     struct ether_addr addr;
 235     struct rte_eth_rxmode rxmode =
 236             { .split_hdr_size = 0,
 237               .max_rx_pkt_len = MAX_RX_LEN,
 238               .offloads=(DEV_RX_OFFLOAD_JUMBO_FRAME|DEV_RX_OFFLOAD_CRC_STRIP)
 239             };
 240     struct rte_eth_txmode txmode = {
 241                 .mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE
 242             };
 243     struct rte_eth_conf port_conf = {
 244             .rxmode = rxmode,
 245             .txmode = txmode
 246             };
 247     struct rte_eth_rxconf rxq_conf;
 248     struct rte_eth_txconf txq_conf;
 249
 250     int ret;
 251     struct rte_eth_dev_info dev_info;
 252     const char *drv_name = "";
 253     int sock_id = rte_eth_dev_socket_id(p_id);
 254
 255     rte_eth_dev_info_get(p_id, &dev_info);
 256     if (dev_info.driver_name)
 257         drv_name = dev_info.driver_name;
 258     printf("initializing port %d for TX, drv=%s\n", p_id, drv_name);
 259
 260     rte_eth_macaddr_get(p_id, &addr);
 261
 262     printf("Port %u MAC: %02"PRIx8" %02"PRIx8" %02"PRIx8
 263         " %02"PRIx8" %02"PRIx8" %02"PRIx8"\n",
 264         (unsigned)p_id,
 265         addr.addr_bytes[0], addr.addr_bytes[1], addr.addr_bytes[2],
 266         addr.addr_bytes[3], addr.addr_bytes[4], addr.addr_bytes[5]);
 267
 268     /* Init port */
 269     ret = rte_eth_dev_configure(p_id, 1, 1, &port_conf);
 270     if (ret < 0)
 271         rte_panic("Cannot configure port %u (%d)\n", p_id, ret);
 272
 273     ret = rte_eth_dev_adjust_nb_rx_tx_desc(p_id, &nb_rxd,&nb_txd);
 274
 275     if (ret < 0) {
 276         printf("\n");
 277         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot adjust number of "
 278             "descriptors: err=%d, port=%d\n", ret, p_id);
 279     }
 280     printf("Port %u: nb_rxd %d nb_txd %d\n", p_id, nb_rxd, nb_txd);
 281
 282     /* Init RX queues */
 283     rxq_conf = dev_info.default_rxconf;
 284     ret = rte_eth_rx_queue_setup(p_id, 0, nb_rxd,
 285         sock_id, &rxq_conf, _eth_mbuf_pool_rx);
 286     if (ret < 0)
 287         rte_panic("Cannot init RX for port %u (%d)\n",
 288             p_id, ret);
 289
 290     /* Init TX queues */
 291     txq_conf = dev_info.default_txconf;
 292     ret = rte_eth_tx_queue_setup(p_id, 0, nb_txd, sock_id, &txq_conf);
 293     if (ret < 0)
 294         rte_panic("Cannot init TX for port %u (%d)\n",
 295                 p_id, ret);
 296
 297     /* Start port */
 298     ret = rte_eth_dev_start(p_id);
 299     if (ret < 0)
 300         rte_panic("Cannot start port %u (%d)\n", p_id, ret);
 301
 302 //    rte_eth_promiscuous_enable(p_id);
 303 }
 304
 305 #if 0
 306 void xran_memdump(void *addr, int len)
 307 {
 308     int i;
 309     char tmp_buf[len * 2 + len / 16 + 1];
 310     char *p = tmp_buf;
 311
 312     return;
 313 #if 0
 314     for (i = 0; i < len; ++i) {
 315         sprintf(p, "%.2X ", ((uint8_t *)addr)[i]);
 316         if (i % 16 == 15)
 317             *p++ = '\n';
 318     }
 319     *p = 0;
 320     nlog("%s", tmp_buf);
 321 #endif
 322 }
 323
 324 /* Prepend ethernet header, possibly vlan tag. */
 325 void xran_add_eth_hdr(struct ether_addr *dst, uint16_t ethertype, struct rte_mbuf *mb)
 326 {
 327     /* add in the ethernet header */
 328     struct ether_hdr *const h = (void *)rte_pktmbuf_prepend(mb, sizeof(*h));
 329
 330     PANIC_ON(h == NULL, "mbuf prepend of ether_hdr failed");
 331
 332     /* Fill in the ethernet header. */
 333     rte_eth_macaddr_get(mb->port, &h->s_addr);          /* set source addr */
 334     h->d_addr = *dst;                                   /* set dst addr */
 335     h->ether_type = rte_cpu_to_be_16(ethertype);        /* ethertype too */
 336
 337 #if defined(DPDKIO_DEBUG) && DPDKIO_DEBUG > 1
 338     {
 339         char dst[ETHER_ADDR_FMT_SIZE] = "(empty)";
 340         char src[ETHER_ADDR_FMT_SIZE] = "(empty)";
 341
 342         nlog("*** packet for TX below (len %d) ***", rte_pktmbuf_pkt_len(mb));
 343         ether_format_addr(src, sizeof(src), &h->s_addr);
 344         ether_format_addr(dst, sizeof(dst), &h->d_addr);
 345         nlog("src: %s dst: %s ethertype: %.4X", src, dst, ethertype);
 346     }
 347 #endif
 348 #ifdef VLAN_SUPPORT
 349     mb->vlan_tci = FLEXRAN_UP_VLAN_TAG;
 350     dlog("Inserting vlan tag of %d", FLEXRAN_UP_VLAN_TAG);
 351     rte_vlan_insert(&mb);
 352 #endif
 353 }
 354
 355 int xran_send_mbuf(struct ether_addr *dst, struct rte_mbuf *mb)
 356 {
 357     xran_add_eth_hdr(dst, ETHER_TYPE_ETHDI, mb);
 358
 359     if (rte_eth_tx_burst(mb->port, 0, &mb, 1) == 1)
 360         return 1;
 361
 362     elog("packet sending failed on port %d", mb->port);
 363     rte_pktmbuf_free(mb);
 364
 365     return 0;   /* fail */
 366 }
 367
 368 int xran_send_message_burst(int dst_id, int pkt_type, void *body, int len)
 369 {
 370     struct rte_mbuf *mbufs[BURST_SIZE];
 371     int i;
 372     uint8_t *src = body;
 373     const struct xran_ethdi_ctx *const ctx = xran_ethdi_get_ctx();
 374
 375     /* We're limited by maximum mbuf size on the receive size.
 376      * We can change this but this would be a bigger rework. */
 377     RTE_ASSERT(len < MBUF_POOL_ELM_BIG);
 378
 379     /* Allocate the required number of mbufs. */
 380     const uint8_t count = ceilf((float)len / MAX_DATA_SIZE);
 381     if (rte_pktmbuf_alloc_bulk(_eth_mbuf_pool, mbufs, count) != 0)
 382         rte_panic("Failed to allocate %d mbufs\n", count);
 383
 384     nlog("burst transfer with data size %lu", MAX_DATA_SIZE);
 385     for (i = 0; len > 0; ++i) {
 386         char *p;
 387         struct burst_hdr *bhdr;
 388         struct ethdi_hdr *edi_hdr;
 389
 390         /* Setup the ethdi_hdr. */
 391         edi_hdr = (void *)rte_pktmbuf_append(mbufs[i], sizeof(*edi_hdr));
 392         if (edi_hdr == NULL)
 393             rte_panic("append of ethdi_hdr failed\n");
 394         edi_hdr->pkt_type = PKT_BURST;
 395         /* edi_hdr->source_id setup in tx_from_ring */
 396         edi_hdr->dest_id = dst_id;
 397
 398         /* Setup the burst header */
 399         bhdr = (void *)rte_pktmbuf_append(mbufs[i], sizeof(*bhdr));
 400         if (bhdr == NULL)        /* append failed. */
 401             rte_panic("mbuf prepend of burst_hdr failed\n");
 402         bhdr->original_type = pkt_type;
 403         bhdr->pkt_idx = i;       /* save the index of the burst chunk. */
 404         bhdr->total_pkts = count;
 405
 406         /* now copy in the actual data */
 407         const int curr_data_len = RTE_MIN(len, MAX_TX_LEN -
 408                 rte_pktmbuf_pkt_len(mbufs[i]) - sizeof(struct ether_hdr));
 409         p = (void *)rte_pktmbuf_append(mbufs[i], curr_data_len);
 410         if (p == NULL)
 411             rte_panic("mbuf append of %d data bytes failed\n", curr_data_len);
 412         /* This copy is unavoidable, as we're splitting one big buffer
 413          * into multiple mbufs. */
 414         rte_memcpy(p, src, curr_data_len);
 415
 416         dlog("curr_data_len[%d] = %d", i, curr_data_len);
 417         dlog("packet %d size %d", i, rte_pktmbuf_pkt_len(mbufs[i]));
 418
 419         /* Update our source data pointer and remaining length. */
 420         len -= curr_data_len;
 421         src += curr_data_len;
 422     }
 423
 424     /* Now enqueue the full prepared burst. */
 425     i = rte_ring_enqueue_bulk(ctx->tx_ring[0], (void **)mbufs, count, NULL);
 426     PANIC_ON(i != count, "failed to enqueue all mbufs: %d/%d", i, count);
 427     dlog("%d packets enqueued on port %d.", count, ctx->io_cfg.port);
 428
 429     return 1;
 430 }
 431
 432 #endif
 433
 434 /* Prepend ethernet header, possibly vlan tag. */
 435 void xran_add_eth_hdr_vlan(struct ether_addr *dst, uint16_t ethertype, struct rte_mbuf *mb, uint16_t vlan_tci)
 436 {
 437     /* add in the ethernet header */
 438     struct ether_hdr *h = (struct ether_hdr *)rte_pktmbuf_mtod(mb, struct ether_hdr*);
 439
 440     PANIC_ON(h == NULL, "mbuf prepend of ether_hdr failed");
 441
 442     /* Fill in the ethernet header. */
 443     rte_eth_macaddr_get(mb->port, &h->s_addr);          /* set source addr */
 444     h->d_addr = *dst;                                   /* set dst addr */
 445     h->ether_type = rte_cpu_to_be_16(ethertype);        /* ethertype too */
 446
 447 #if defined(DPDKIO_DEBUG) && DPDKIO_DEBUG > 1
 448     {
 449         char dst[ETHER_ADDR_FMT_SIZE] = "(empty)";
 450         char src[ETHER_ADDR_FMT_SIZE] = "(empty)";
 451
 452         nlog("*** packet for TX below (len %d) ***", rte_pktmbuf_pkt_len(mb));
 453         ether_format_addr(src, sizeof(src), &h->s_addr);
 454         ether_format_addr(dst, sizeof(dst), &h->d_addr);
 455         nlog("src: %s dst: %s ethertype: %.4X", src, dst, ethertype);
 456     }
 457 #endif
 458 #ifdef VLAN_SUPPORT
 459     mb->vlan_tci = vlan_tci;
 460     dlog("Inserting vlan tag of %d", vlan_tci);
 461     rte_vlan_insert(&mb);
 462 #endif
 463 }
 464
 465