vpp 软件架构介绍

接触fd.io/vpp有大概一年半的时间了，在vpp框架基础上也做过不少项目。端口镜像及流镜像抓包功能；基于dpdk acl/ring/meter模块实现vpp的qos功能；基于dpdk模块优化实现ipv4 报文重组功能；gre、IPsec等overlay隧道等等。对Vpp的框架也有一些了解但谈不上深入。因为公司业务调整，最近也要换一份工作，后面很有可能不再基于vpp二次开发。今天参考vpp官网文档，也做一个简单的总结吧。

• vpp简介

VPP:（the vector packet processor）是一个可扩展框架，可提供开箱即用的交换机/路由器功能。是Linux基金会下开源项目FD.io的一个子项目，由思科贡献的开源版本，目前是FD.io的最核心的项目。

VPP是一个模块化和可扩展的软件框架，用于创建网络数据面应用程序。更重要的是，VPP代码为现代通用处理器平台(x86、ARM、PowerPC等)而生，并把重点放在优化软件和硬件接口上，以便用于实时的网络输入输出操作和报文处理。

为了提高性能，vpp数据平面是由转发节点的有向图组成，这些节点在每次调用时处理多个数据包。这种模式支持各种微处理器优化:流水线处理和预取功能降低依赖数据的读取延迟，固有的I-cache阶段行为，向量指令。除了硬件输入和硬件输出节点，整个转发图都是可移植的代码。模块化设计框架允许任何人“插入”新的图形节点，而不需要更改核心/内核代码。

VPP一次从网卡的硬件队列Rx ring收到多个数据包，组成一个Packet vector，借助于报文处理图Packet processing graph来实现数据面转发业务处理流程。图中graph node把业务流程分解为一个个先后连接的业务node，每个业务node完成特定功能后流转到下个node处理。基于这种graph node的组织方式，使我们可以根据业务需求，通过plugin方式插入新的node节点或重新排列graph node，扩展非常方便，不会影响原有核心处理流程。

基于vector packet处理可以有效解决i-cache的抖动问题；向量报文进行预取可以解决读时延问题。多报文处理有效提升性能。

• Vpp 分层实现

1、VPP Infra （ VPP infrastructure layer 基础结构层）

提供一些基本的通用的功能函数库：包括内存管理，向量操作，hash， timer、pool、bimap等

2、Vlib （vector processing library）

主要提供基本的应用管理库：buffer管理，graph node管理，线程，CLI，trace等

3、Vnet （vpp network stack）

提供网络资源能力：比如设备，L2,L3,L4功能，session管理，控制管理，流量管理等。

4、 Plugins

主要为实现一些功能，在程序启动的时候加载，一般情况下会在插件中加入一些node节点去实现相关功能，比如qos、nat等。

• Vpp add plugins

vpp给开发者提供了一套工具，自动生成plugins框架，并将其添加到vpp框架中。我们可以使用extras/emacs目录下的脚本文件make-plugin.sh来自动生成plugins文件和

大概介绍一下生成文件及流程，具体的可以查询开发者文档。

$ yum intall emacs    #需要提前安装emacs工具
$ cd ./src/plugins    #进入plugins目录下
$ ../../extras/emacs/make-plugin.sh #执行make-plugin.sh 脚本文件
<snip>
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/tunnel-c-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/tunnel-decap-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/tunnel-encap-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/tunnel-h-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/elog-4-int-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/elog-4-int-track-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/elog-enum-skel.el (source)...
Loading /scratch/vpp-docs/extras/emacs/elog-one-datum-skel.el (source)...
Plugin name: myplugin   #plugin 目录名称
Dispatch type [dual or qs]: dual # node.c 文件种是否生成处理函数。
(Shell command succeeded with no output)

OK...
$ cd ./myplugin  #进入myplugin目录查看生成的文件
$ ls
CMakeLists.txt        myplugin.c           myplugin_periodic.c  setup.pg
myplugin_all_api_h.h  myplugin.h           myplugin_test.c
myplugin.api          myplugin_msg_enum.h  node.c

• vpp api机制介绍 下图是Vpp和vat交互流程： （api详细介绍参考资料： https://segmentfault.com/a/1190000019613730）

本章节主要介绍vppapigen 生成编译所需要的头文件。以上面plugin目录文件，通过myplugin.api文件生成编译所需要的c文件与h文件。

[root@localhost myplugin]# ../../tools/vppapigen/vppapigen --includedir /root/vpp/src --outputdir . --input myplugin.api --output myplugin.api.h
[root@localhost myplugin]# ls
CMakeLists.txt  myplugin.api.c       myplugin.api.h       myplugin.api_types.h  myplugin.h           myplugin_test.c  setup.pg
myplugin.api    myplugin.api_enum.h  myplugin.api_test.c  myplugin.c            myplugin_periodic.c  node.c

总结：

本文主要介绍了vpp基本的软件架构，以及plugin文件生成工具使用及vppapigen工具的简单使用。