（四）DPDK-PMD

Ethernet controller overview

 

PHY (物理层的模拟信号)  ----> MAC(数字信号) ---->FIFO（buff 先进先出）---->

DMA&Queue mangement  （维护管理多个Queue   DMA描述符环形队列 把网卡数据搬移到内存or缓存过程）---->

PCIe (主机和网卡的接口 )

SR-IOV引入了两个新的功能类型：

• PFs（Physical Functions，物理功能）：物理网卡所支持的一项PCI功能，一个PF可以扩展出若干个VF。
• VFs（Virtual Functions，虚拟功能）：支持SR-IOV的物理网卡虚拟出来的实例，以一个独立网卡的形式呈现，每个VF有独立的PCI配置区域，并可以与其它VF共享同一个物理资源（共用同一个物理网口

 对于DPDK 都是一个device （portid）

Rx Descriptors

 

Read和Write-Back 都是对网卡来说的 （网卡Read这个Descriptors格式是什么 ，不是CPU read）

Read 

Write-Back : 网卡发完了 通知host  

Tx Descriptors

 

 

 Ring

 

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）是一种高速的数据传输方式，允许在外部设备和存储器之间直接读写数据。数据既不通过CPU，也不需要CPU干预。整个数据传输操作在DMA控制器的控制下进行。网卡DMA控制器通过环形队列与CPU交互。环形队列的内容部分位于主存中，控制部分通过访问外设寄存器的方式完成。 

Rx Overview

 

Tx Overview

 

 

DPDK PMD driver

DPDK  Architecture 

UIO Picture

 

UIO： 通过mmap 把地址映射到 用户空间    用户空间的pmd 可以像操作内存那样操作设备 

Mbuf

 

现在增加后扩展到两个cacheline  

Mempool and mbuf

Create mbuf pool “rte_pktmbuf_pool_create” in application initilization

NB_MBUF = nb_ports*nb_rx_queue*nb_rx_desc +

                          nb_ports*nb_tx_queue*nb_tx_desc +

                          nb_ports*nb_lcores*MAX_PKT_BURST + 

                          nb_lcores*MEMPOOL_CACHE_SIZE

Allocate mbuf “rte_rxmbuf_alloc” in rx_pkt_burst function                                         （收包方向）

Free mbuf “rte_pktmbuf_free_seg”/ “rte_pktmbuf_free” in tx_pkt_burst function  （发包反向）

PMD Logical View

Hardware PMDs通过编程  NIC的寄存器  或 封装ND Shared code.来实现dpdk以太网设备抽象 

drivers/net/

PS: 绿色为真实的物理网卡 

Ethernet Device Framework

  

数据结构

Example DPDK Network Application

 

一些概念 

Bursting （突发）

• Multiple buffers can be allocated, and sometimes freed, at once, removing per-packet overhead（开销）

Scattered（分散） （针对大包）

• Multi-segmented rte_mbuf  
• EOP flag in descriptor indicates if the descriptor is the last one of the packet.

Threshold （阈值） （发了多个包之后 在去写寄存器）

• rx_free_thresh: Drives the freeing of RX descriptors
• tx_rs_thresh : Drives the setting of RS bit on TXDs
• tx_free_thresh : Start freeing TX buffers if there are less free descriptors than this value

Number of descriptors on queue

   队列上的描述符数   就是这个Ring有多长（给CPU一个缓存的空间）

Bulk

 

Vector PMD

利用intel宽指令集实现的收发包函数

NIC Features

RX HW offload

rt u mbuf->ol_flags    标志表示RX卸载状态

 

Pack type

rte_mbuf->ptype  根据NIC的解析 指明数据包类型。

Example：

•   RTE_PTYPE_L2_ETHER |
•   RTE_PTYPE_L3_IPV4_EXT_UNKNOWN |
•   RTE_PTYPE_L4_TCP

 

Receive classification filters（接收分类筛选器）

 

MAC VLAN filtering/Internal Switch （mac-vlan过滤/内部交换机）

 

RSS – Receive Side Scaling （接收端缩放）

 Flow director（流量控制器）

Tx HW offload

 

VLAN Insert

Checksum offload

TSO

 

More advanced features

 

Virtrulization

SRIOV

VMDQ

QoS

DCB

Tx Schedule

Mirroring

Tunnel supporting