版本信息:
ODP(Open Data Plane): 1.19.0.2
OFP(Open Fast Path): 3.0.0
1、存在的問題
OpenFastPath作爲一個開源的用戶態TCP/IP協議棧,其對用戶提供的Socket API,無論是宏定義、數據結構還是函數,均以OFP_開頭。如下圖所示:
1 int ofp_socket(int, int, int);
2 int ofp_socket_vrf(int, int, int, int);
3 int ofp_accept(int, struct ofp_sockaddr *, ofp_socklen_t *);
4 int ofp_bind(int, const struct ofp_sockaddr *, ofp_socklen_t);
5 int ofp_connect(int, const struct ofp_sockaddr *, ofp_socklen_t);
6 int ofp_listen(int, int);
7 int ofp_shutdown(int, int);
8 int ofp_close(int);
9
10 struct ofp_timeval {
11 uint32_t tv_sec; /* seconds */
12 uint32_t tv_usec; /* microseconds */
13 };
14
15 /*
16 * Option flags per-socket, kept in so_options.
17 */
18 #define OFP_SO_DEBUG 0x00000001 /* turn on debugging info recording */
19 #define OFP_SO_ACCEPTCONN 0x00000002 /* socket has had listen() */
20 #define OFP_SO_REUSEADDR 0x00000004 /* allow local address reuse */
21 #define OFP_SO_KEEPALIVE 0x00000008 /* keep connections alive */
22 #define OFP_SO_DONTROUTE 0x00000010 /* just use interface addresses */
這樣子的實現,會帶來一個問題:即用戶之前編寫的基於Linux Socket的應用程序(比如用戶基於Linux Socket編寫的WebServer),如果想移植到OFP上,由於上述符號的差異,將需要大量的修改。
如何解決這一問題,是本文討論的話題。
2、OFP提供的解決方案
OFP提供給用戶的example中,已經提供了一種可行的方案。讀者在理解OFP提供的方案之前,可以先看兩個C語言中的基礎知識。
(1)C語言的構造函數
在gcc下可以使用關鍵字__attribute__((constructor))指定構造函數。這些構造函數由編譯器處理,在執行main函數之前,就會執行。構造函數的定義參考如下:
void __attribute__((constructor)) func(void)。func即會在程序執行main函數之前執行。
(2)程序運行時,動態庫的搜索先後順序。
-
LD_PRELOAD中指定的搜索路徑。
-
LD_LIBRARY_PATH中指定的搜索路徑。
-
配置文件/etc/ld.so.conf中指定的動態庫。
-
默認的動態庫搜索路徑(/lib, /usr/lib)。
OFP提供的具體方案:
OFP在example中提供了兩個庫,其中ofp_netwrap_proc.so庫用來實現ODP/OFP的配置以及初始化。ofp_netwrap_crt.so庫用來實現符號的重載和參數的轉換,這些系統調用包括:socket(), close(), shutdown()等。
ofp_netwrap_proc.so是使用構造函數的方法來實現ODP/OFP的配置以及初始化,具體代碼參考(example/ofp_netwrap_proc/app_main.c):
1 __attribute__((constructor)) static void ofp_netwrap_main_ctor(void)
2 {
3 appl_args_t params;
4 int core_count, ret_val;
5 odp_cpumask_t cpumask;
6 char cpumaskstr[64];
7 odph_odpthread_params_t thr_params;
8
9 memset(¶ms, 0, sizeof(params));
10 if (parse_env(¶ms) != EXIT_SUCCESS)
11 return;
12
13 /*
14 * Before any ODP API functions can be called, we must first init ODP
15 * globals, e.g. availale accelerators or software implementations for
16 * shared memory, threads, pool, qeueus, sheduler, pktio, timer, crypto
17 * and classification.
18 */
19 if (odp_init_global(&netwrap_proc_instance, NULL, NULL)) {
20 printf("Error: ODP global init failed.\n");
21 return;
22 }
23 netwrap_state = NETWRAP_ODP_INIT_GLOBAL;
說明:ofp_netwrap_main_ctor函數爲構造函數,此函數會在main之前執行,用來實現ODP/OFP初始化及線程創建(包括命令行線程)。OFP運行時需要指定的參數(比如-i eth0)則是通過環境變量傳入的,環境變量名爲OFP_NETWRAP_ENV。
ofp_netwrap_crt.so庫重寫了socket的系統調用,我們可以通過一個例子來分析一下(example/ofp_netwrap_crt/netwrap_socket.c)。
1 int close(int sockfd)
2 {
3 int close_value;
4
5 if (IS_OFP_SOCKET(sockfd)) {
6 close_value = ofp_close(sockfd);
7 errno = NETWRAP_ERRNO(ofp_errno);
8 } else if (libc_close)
9 close_value = (*libc_close)(sockfd);
10 else { /* pre init*/
11 LIBC_FUNCTION(close);
12
13 if (libc_close)
14 close_value = (*libc_close)(sockfd);
15 else {
16 close_value = -1;
17 errno = EACCES;
18 }
19 }
20
21 /*printf("Socket '%d' closed returns:'%d'\n",
22 sockfd, close_value);*/
23 return close_value;
24 }
說明:以close()函數爲例,ofp_netwrap_crt.so重載了此函數,當判斷出是屬於OFP創建的socket時,則調用ofp_close()函數;而其他情況下,則調用libc_close指針(則指針可以參考LIBC_FUNCTION宏),是通過dlsym的方法加載到標準的C庫socket函數。
ofp_netwrap_crt.so庫同樣提供了一個構造函數,此構造函數用來預加載所有的socket符號(example/ofp_netwrap_crt/netwrap.c)
1 __attribute__((constructor)) static void setup_wrappers(void)
2 {
3 printf("start to setup netwrap");
4 sleep(20); /* add for test */
5
6 setup_socket_wrappers();
7 setup_sockopt_wrappers();
8 setup_ioctl_wrappers();
9 setup_fork_wrappers();
10 setup_select_wrappers();
11 setup_uio_wrappers();
12 setup_sendfile_wrappers();
13 setup_epoll_wrappers();
14
15 printf("finish to setup netwrap");
16 }
3、具體例子
1)寫一個標準的且簡單的TCP服務端程序:
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<errno.h>
4 #include<string.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<netinet/in.h>
7 #include<sys/socket.h>
8 #include<sys/wait.h>
9
10 #define PORT 1500
11 #define BACKLOG 5
12
13 int main(){
14 int sockfd,new_fd;
15 struct sockaddr_in my_addr;
16 struct sockaddr_in their_addr;
17 int sin_size;
18
19 sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
20 if(sockfd==-1){
21 printf("socket failed:%d",errno);
22 return -1;
23 }
24 my_addr.sin_family=AF_INET;
25 my_addr.sin_port=htons(PORT);
26 my_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
27 bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
28 if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0){
29 printf("bind error");
30 return -1;
31 }
32
33 listen(sockfd,BACKLOG);
34 while(1){
35 sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
36 new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,&sin_size);
37 if(new_fd==-1){
38 printf("receive failed");
39 } else{
40 printf("receive success");
41 send(new_fd,"Hello World!",12,0);
42 }
43 }
44 return 0;
45 }
說明:此程序是標準的基於linux socket的TCP服務端程序,程序的功能是當TCP建鏈成功後,向客戶端發送hello world!將此程序直接編譯成可執行文件tcpsrv。
2)./configure --prefix=/usr/local --with-odp=/usr/local --with-config-flv=netwrap-webserver --enable-sp=no
說明:原生態Linux Socket應用運行在OFP上時,慢平面(sp)的功能必須disable,另外需要配置netwrap-webserver。然後make clean;make;make install
3)修改ofp提供的配置文件scripts/ofp_netwrap.cli,配置fp0接口的ip地址:ifconfig fp0 192.168.43.2/24
4)修改ofp提供的腳本文件scripts/ofp_netwrap.sh
#!/bin/bash
export ROOT_DIR="$( cd "$( dirname "${BASH_SOURCE[0]}" )" && pwd )"
export OFP_NETWRAP_ENV_DEFAULT="-i eth0 -f ${ROOT_DIR}/ofp_netwrap.cli"
export OFP_NETWRAP_ENV="${OFP_NETWRAP_ENV:-${OFP_NETWRAP_ENV_DEFAULT}}"
LD_PRELOAD=libofp_netwrap_crt.so.0.0.0:libofp.so.0.0.0:libofp_netwrap_proc.so.0.0.0 $@
其中,第二行是用來指定OFP運行時的網卡和配置文件,根據實際情況修改。最後一行通過LD_PRELOAD導入libofp_netwrap_crt.so和libofp_netwrap_proc.so庫。這兩個庫的入口都是構造函數,前文已經講過了。
5)運行原生態Linux應用。
./ofp_netwrap.sh ./ofp_netwrap.sh /home/tcp-example/tcpsrv
特別說明:之前運行時,程序一直coredump時,後來花了較多時間調試,發現是odp/ofp初始化時,需要調用linux socket創建的socket多達40多個,但當配置--with-config-flv=netwrap-webserver時,分配給linux創建的socket總數不大於20,而將ofp socket創建的socket id的編號分配從20開始。所以,odp/ofp初始化時編號20以後的socket將使用ofp_socket創建,這會導致問題。
解決方案:OFP_SOCK_NUM_OFFSET的值從20修改爲60。
/**Socket handle values returned are in the interval:
* [OFP_SOCK_NUM_OFFSET, OFP_SOCK_NUM_OFFSET + OFP_NUM_SOCKETS_MAX] */
#if defined(OFP_CONFIG_WEBSERVER)
/**Maximum number of sockets. */
# define OFP_NUM_SOCKETS_MAX 60000
/**First socket number value. */
# define OFP_SOCK_NUM_OFFSET 1024
/**Maximum number of TCP PCBs. */
# define OFP_NUM_PCB_TCP_MAX 60000
# define OFP_TCP_MAX_CONNECTION_RATE
#elif defined(OFP_CONFIG_NETWRAP_WEBSERVER)
/**Maximum number of sockets. */
# define OFP_NUM_SOCKETS_MAX 1000
/**First socket number value. */
# define OFP_SOCK_NUM_OFFSET 60 /* modify form 20 to 60 */
/**Maximum number of TCP PCBs. */
# define OFP_NUM_PCB_TCP_MAX 65534
# define OFP_TCP_MAX_CONNECTION_RATE
#else /*OFP_CONFIG_DEFAULT*/
/**Maximum number of sockets. */
# define OFP_NUM_SOCKETS_MAX 1024
/**First socket number value. */
# define OFP_SOCK_NUM_OFFSET 1024
/**Maximum number of TCP PCBs. */
# define OFP_NUM_PCB_TCP_MAX 2048
#endif /* OFP_CONFIGS*/
configure時,配置了--with-config-flv=netwrap-webserver選項,OFP_CONFIG_NETWRAP_WEBSERVER宏將被定義。
4、測試結果
1)linux下執行ifconfig,沒有fp0接口,說明慢平面的功能被關閉。
2)另外一臺機器ping 192.168.43.2(ofp快平面配置的ip),可以ping通。
3)PC開啓tcp客戶端功能,看tcp功能是否正常。
原文出處:https://www.cnblogs.com/shaoyangz/p/10346060.html