vppinfra----mpcap介绍

mpcap 是利用mmap 文件映射的方式把抓包文件映射进程的虚拟地址空间。从而减少了write函数一次内存拷贝到页缓存的过程，从而提高效率。

在简书上 《深入剖析mmap原理 - 从三个关键问题说起》

（https://www.jianshu.com/p/eece39beee20）及《深入浅出Linux】关于mmap的解析》（https://www.jianshu.com/p/755338d11865）有关于mmap的相关的数据分析。详细的可以去了解一下。

下面内容来源于简书，详细介绍了write系统调用写文件流程

1. Step1：进程(用户态)调用write系统调用，并告诉内核需要写入数据的开始地址与长度（告诉内核写入的数据在哪）。
2. Step2：内核write方法，将校验用户态的数据，然后复制到kernel buffer（这里是Page Cache）。 [ ps: 特意查了ext4 write的内核实现，write是直接将user buffer copy到page中 ]
3. Step3: 由操作系统调用，将脏页回写到磁盘（通常这是异步的）

再来简单讲讲使用mmap时，写入文件流程：

1. Step1：进程(用户态)将需要写入的数据直接copy到对应的mmap地址(内存copy)
2. Step2： 2.1) 若mmap地址未对应物理内存，则产生缺页异常，由内核处理 2.2) 若已对应，则直接copy到对应的物理内存
3. Step3：由操作系统调用，将脏页回写到磁盘（通常这是异步的）

可以看到mmap在100byte写入时已经基本达到最大写入性能，而write调用需要在4096(也就是一个page size)时，才能达到最大写入性能。 从测试结果可以看出，在写小数据时，mmap会比write调用快，但在写大数据时，反而没那么快。------本人也不清楚数据的可靠性，还要自己实际对比测试。

好了，回到正文，来介绍mpcap的结构及使用，mpcap所有代码就这四个文件。也体现了vpp的架构分层。

mpcap基础库mpcap_close、mpcap_init、mpcap_map

src/vppinfra/mpcap.h

src/vppinfra/mpcap.c

基于vlib_buffer_t结构的写文件接口函数mpcap_add_buffer

src/vnet/mpcap.h

mpcap 单元测试例子

src/plugins/unittest/mpcap_node.c ：。

• mpcap_main数据结构

结构体定义在src/vppinfra/mpcap.h文件中。

typedef struct
{
  /** File name of mpcap output. */
  char *file_name;
  /** spinlock, initialized if flagged MPCAP_FLAG_THREAD_SAFE */
  clib_spinlock_t lock;
  /** Number of packets to capture. */
  u32 n_packets_to_capture;
  /** Packet type */
  mpcap_packet_type_t packet_type;
  /** Maximum file size */
  u64 max_file_size;
  /** Base address */
  u8 *file_baseva;
  /** current memory address */
  u8 *current_va;
  /** Number of packets currently captured. */
  u32 n_packets_captured;
  /** Pointer to file header in svm, for ease of updating */
  mpcap_file_header_t *file_header;
  /** flags */
  u32 flags;
#define MPCAP_FLAG_INIT_DONE (1 << 0)
#define MPCAP_FLAG_THREAD_SAFE (1 << 1)
#define MPCAP_FLAG_WRITE_ENABLE (1 << 2)
  /** Bytes written */
  u32 n_mpcap_data_written;
  /** Vector of mpcap data. */
  u8 *mpcap_data;
  /** Packets in mapped mpcap file. */
  u64 packets_read;
  /** Min/Max Packet bytes */
  u32 min_packet_bytes, max_packet_bytes;
} mpcap_main_t;

结构体字段还是比较容易理解的。主要说下最后三个字段是mpcap_map使用。是另外一个进程统计当前已经读了多少报文。及最大最小报文长度。

packets_read ：统计当前读了多少报文。

min_packet_bytes：最小报文字节数。

max_packet_bytes：最大报文字节数。

• mpcap 的使用

vpp提供了详细使用例子，可以在文件中src/plugins/unittest/mpcap_node.c看到。

1、定义自己的test_mpcap_main

这里有一点需要说明，默认flag标识是不开启多线程锁的。需要多线程使用的话，需要flag标识置位MPCAP_FLAG_THREAD_SAFE。

static mpcap_main_t test_mpcap_main = {
  .file_name = "/tmp/mpcap_unittest.pcap",
  .n_packets_to_capture = 15,
  .packet_type = MPCAP_PACKET_TYPE_ethernet,
};

2、初始化test_mpcap_main

mpcap_init (&test_mpcap_main);

3、将报文写入文件中

写报文函数在src/vnet/mpcap.h文件中。

 mpcap_add_buffer (&test_mpcap_main, vm, now_time, b[0],pkt_lens)

• 总结 mpcap相关函数的使用还是比较简单的。这里只是简单介绍了使用方法。可以根据mpcap的代码来实现自己的基于mmap的写文件接口。