探究分段场景下vlib_buf在收发包的处理

dpdk-vpp源码解读

发布于 2023-03-07 17:15:25

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发布于 2023-03-07 17:15:25

在使用vpp老版本copy报文的时候，经常遇到mbuf泄露的问题，根本原因是在vlib_buffer分段场景下没有将rte_mbuf进行串联，导致dpdk发包时造成了泄漏。最新的版本已经彻底解决了此问题。下面来分析一下：

rte_mbuf、vlib_buf 关系及内存分布

首先，先来了解一下dpdk plugins。在plugins目录下除dpdk_plugin.so外，其他模块是不能直接访问dpdk相关函数的，vpp支持dpdk以静态和动态库的方式，具体在dpdk目录下CMakeLists.txt可以看到查询dpdk库。如下：

find_path(DPDK_INCLUDE_DIR PATH_SUFFIXES dpdk NAMES rte_config.h)
vpp_plugin_find_library(dpdk DPDK_LIB "libdpdk.a")
if (NOT DPDK_INCLUDE_DIR)
  message(WARNING "-- DPDK headers not found - dpdk plugin disabled")
  return()
endif()
if (NOT DPDK_LIB)
  vpp_plugin_find_library(dpdk DPDK_SHLIB "libdpdk.so")
  set(DPDK_IS_SHARED_LIB 1)
  message(WARNING "-- linking dpdk plugin against DPDK shared libs")
endif()

可以通过ldd命令确认当前使用静态库还是动态库.没有搜到libdpdk.so,就是使用的静态库方式。

 ldd /usr/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins/dpdk_plugin.so
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffd901cb000)
        libnuma.so.1 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libnuma.so.1 (0x00007fbf050a0000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fbf04caf000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fbf0a3c4000)

vpp其他模块是无法访问到dpdk相关的函数的，是因为vpp启动时以dlopen动态加载的so库，使用需要使用需要dlsym函数负责动态加载符号（函数），第一个参数是句柄（由dlopen时返回的），第二个参数就是给定的函数名称。类似如下：

//链接并打开动态库
void *handle = dlopen(dlib_path, RTLD_GLOBAL | RTLD_NOW);
//获取add函数
//注意：函数指针接收的add函数有几个参数和什么返回类型要一致
 CalculatorFuncPointer add_func = dlsym(handle, "add");
 int add_ret = add_func(10, 20);

vpp为提供使用dlsym的接口，但是可以使用另外一种方式，就是注册钩子函数来解决。可以参考线程创建的钩子函数：

 static vlib_thread_callbacks_t callbacks = {
  .vlib_launch_thread_cb = &dpdk_launch_thread,
  .vlib_thread_set_lcore_cb = &dpdk_thread_set_lcore,
};

static clib_error_t *
dpdk_thread_init (vlib_main_t * vm)
{
  vlib_thread_cb_register (vm, &callbacks);
  return 0;
}

VLIB_INIT_FUNCTION (dpdk_thread_init);

RteMbuf内存分布图如下：详细请阅读以前文章：vlib ----buffer pool 内存初始化（2）

分段场景下的串联关系如下（两段链表方式）：

曾经遇到过使用dpdk来申请报文缓存地址，在ring队列中将rte_mbuf的内存地址写异常的问题，就是通过这种反相推理找到确认被踩的情况。

使用dpdk-收包接口函数

vpp默认以polling的方式来从dpdk绑定的网卡来收包，具体收包节点在src\plugins\dpdk\device\node.c文件。下面vpp从网卡收包节点的定义及节点函数说明。

VLIB_NODE_FN (dpdk_input_node) (vlib_main_t * vm, vlib_node_runtime_t * node,
                vlib_frame_t * f)
{
  dpdk_main_t *dm = &dpdk_main;
  dpdk_device_t *xd;
  uword n_rx_packets = 0;
  vnet_device_input_runtime_t *rt = (void *) node->runtime_data;
  vnet_device_and_queue_t *dq;
  u32 thread_index = node->thread_index;
  /*轮询此cpu上的所有设备的输入或者中断。会存在一个cpu绑多个接口的情况
   * Poll all devices on this cpu for input/interrupts.
   */
  /* *INDENT-OFF* */
  foreach_device_and_queue (dq, rt->devices_and_queues)
    {
      xd = vec_elt_at_index(dm->devices, dq->dev_instance);
      n_rx_packets += dpdk_device_input (vm, dm, xd, node, thread_index,
                     dq->queue_id);
    }
  /* *INDENT-ON* */
  return n_rx_packets;
}

/* *dpdk-input节点定义* */
VLIB_REGISTER_NODE (dpdk_input_node) = {
  .type = VLIB_NODE_TYPE_INPUT,
  .name = "dpdk-input",
  .sibling_of = "device-input",
  .flags = VLIB_NODE_FLAG_TRACE_SUPPORTED,
  /* Will be enabled if/when hardware is detected. */
  .state = VLIB_NODE_STATE_DISABLED,
  .format_buffer = format_ethernet_header_with_length,
  .format_trace = format_dpdk_rx_trace,
  .n_errors = DPDK_N_ERROR,
  .error_strings = dpdk_error_strings,
};

在dpdk_device_input函数中调用dpdkpmd收包通用接口从网卡描述符收取报文，具体流程可以参考：DPDK 网卡收包流程。

下面分段报文的处理，需要通过rte_mbuf 串联关系讲vlib_buf也串联起来。

/*通过dpdk pmd接口从网卡收取报文 
get up to DPDK_RX_BURST_SZ buffers from PMD */
  while (n_rx_packets < DPDK_RX_BURST_SZ)
    {
      n = rte_eth_rx_burst (xd->port_id, queue_id,
                ptd->mbufs + n_rx_packets,
                DPDK_RX_BURST_SZ - n_rx_packets);
      n_rx_packets += n;

      if (n < 32)
    break;
    }
/*处理从网卡描述符收到的报文。*/
static_always_inline uword
dpdk_process_rx_burst (vlib_main_t * vm, dpdk_per_thread_data_t * ptd,
               uword n_rx_packets, int maybe_multiseg,
               u16 * or_flagsp)
{
....
while (n_left)
    {
      /*通过rte_mbuf的的搭配vlib-buf头*/
      b[0] = vlib_buffer_from_rte_mbuf (mb[0]);
      /*前64字节赋值模板*/
      vlib_buffer_copy_template (b[0], &bt);
      or_flags |= dpdk_ol_flags_extract (mb, flags, 1);
      flags += 1;

      b[0]->current_data = mb[0]->data_off - RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
      n_bytes += b[0]->current_length = mb[0]->data_len;
      /*多分段的场景，需要通过rte_mbuf 串联关系讲vlib_buf也串联起来*/
      if (maybe_multiseg)
    n_bytes += dpdk_process_subseq_segs (vm, b[0], mb[0], &bt);
      /*跟踪记录node执行节点trace初始化*/
      VLIB_BUFFER_TRACE_TRAJECTORY_INIT (b[0]);

      /* next */
      mb += 1;
      n_left -= 1;
    }
....
}

使用dpdk 发包接口函数

对应的在plugins目录下dpdk模块文件中src\plugins\dpdk\device\device.c定义dpdk对应的设备类。

/*对应的通用的dpdk tx接口函数*/
VNET_DEVICE_CLASS_TX_FN (dpdk_device_class) (vlib_main_t * vm,
                         vlib_node_runtime_t * node,
                         vlib_frame_t * f)
/* *dpdk对应的设备类结构体描述* */
VNET_DEVICE_CLASS (dpdk_device_class) = {
  .name = "dpdk",
  .admin_up_down_function = dpdk_interface_admin_up_down,
  .subif_add_del_function = dpdk_subif_add_del_function,
  .rx_redirect_to_node = dpdk_set_interface_next_node,
  .mac_addr_change_function = dpdk_set_mac_address,
  .mac_addr_add_del_function = dpdk_add_del_mac_address,
  .format_flow = format_dpdk_flow,
  .flow_ops_function = dpdk_flow_ops_fn,
  .set_rss_queues_function = dpdk_interface_set_rss_queues,
};

在对应发包函数中会对分段vlib_buf的连对应的mbuf进行串联，以保证在调用dpdk库中对应网卡的pmd驱动发包接口使用。

      /*判断是否存在多段vlib_buf串联场景，将对应的mbuf也串联起来*/
      dpdk_validate_rte_mbuf (vm, b[0], 1);
      /*设置网卡tx 卸载功能*/
      dpdk_buffer_tx_offload (xd, b[0], mb[0]);

所以我们其他模块操作分段vlib_buf时，并不需要将考虑将rte_mbufd的进行处理。比如vlib_buffer_copy中只是将vlib-buf头进行也串联。