原始碼參見:https://github.com/xdp-project/xdp-tutorial/tree/master/advanced03-AF_XDP
該範例演示瞭如何通過BPF將網路封包從XDP Hook點旁路到使用者態的XDP Socket,解析過程中為突出重點,將只關注重點程式碼段,一些函數會被精簡,比如:錯誤處理等
BPF程式是執行在核心態的一段程式碼,如下:
struct bpf_map_def SEC("maps") xsks_map = {
.type = BPF_MAP_TYPE_XSKMAP,
.key_size = sizeof(int),
.value_size = sizeof(int),
.max_entries = 64, /* Assume netdev has no more than 64 queues */
};
SEC("xdp_sock")
int xdp_sock_prog(struct xdp_md *ctx)
{
int index = ctx->rx_queue_index;
if (bpf_map_lookup_elem(&xsks_map, &index))
return bpf_redirect_map(&xsks_map, index, 0);
return XDP_PASS;
}
struct bpf_map_def SEC("maps") xsks_map
: 定義了一個BPF_MAP_TYPE_XSKMAP
型別的對映表,當採用SEC("maps")方式來顯示定義時,將在生成的bpf目標檔案的ELF格式中看到相關描述,當BPF程式被載入到核心時,會自動建立名為「xsks_map」的描述符, 使用者態可通過查詢「xsks_map」來獲取該map的描述符,這樣使用者態和核心BPF程式就可以共同存取該map
type = BPF_MAP_TYPE_XSKMAP
:指定該map的型別,它與bpf_redirect_map() 結合使用以將收到的幀傳遞到指定通訊端
key_size = sizeof(int),value_size = sizeof(int)
:指定key,value長度
針對以上key,value需要說明一下:對於BPF_MAP_TYPE_XSKMAP
型別的map,value必須是XDP socket描述符,key必須是int型別,原因在於bpf_redirect_map()的第二個引數,參見下面2.10
max_entries = 64
:指定map最多儲存64個元素
SEC("xdp_sock")
:指定prog函數符號,應用層可通過查詢"xdp_sock"載入該prog,並繫結到指定網路卡
int xdp_sock_prog(struct xdp_md *ctx)
:當網路卡收到封包時,會在xdp hook點呼叫該函數
int index = ctx->rx_queue_index
: 獲取該封包來自網路卡到哪個rx佇列ID,ctx有許多成員,比如:網路卡ID,資料框等等
if (bpf_map_lookup_elem(&xsks_map, &index))
: 判斷xsks_map是否存在key為index(即rx佇列號)的資料,注意,這裡實際上就是判斷該網路卡是否繫結了xdp Socket
bpf_redirect_map(&xsks_map, index, 0)
:bpf_redirect_map
函數作用就是重定向,比如:將資料重定向到某個網路卡,CPU, Socket等等;當bpf_redirect_map
函數的第一個引數的map型別為BPF_MAP_TYPE_XSKMAP
時,則表示將資料重定向到XDP Scoketbpf_redirect_map()
會查詢引數1即xsks_map 中 key為index 的 value 是否存在,若存在,則檢查value是否是一個XDP Scoket,並且是否繫結到了該網路卡(可以繫結到任意有效佇列)綜合以上,該bpf程式實現的功能就是:將收到的封包重定向到xsks_map
中指定的XDP Socket
該程式實現bpf載入到網路卡,建立XDP Scoket並繫結到網路卡的指定佇列,並通過XDP Scoket收發資料,這裡僅分析xXDP Scoket相關部分
int main(int argc, char **argv)
{
...
bpf_obj = load_bpf_and_xdp_attach(&cfg);
map = bpf_object__find_map_by_name(bpf_obj, "xsks_map");
...
xsks_map_fd = bpf_map__fd(map);
...
umem = configure_xsk_umem(packet_buffer, packet_buffer_size);
...
xsk_socket = xsk_configure_socket(&cfg, umem);
...
rx_and_process(&cfg, xsk_socket);
...
}
static struct xsk_socket_info *xsk_configure_socket(struct config *cfg,
struct xsk_umem_info *umem)
{
...
ret = xsk_socket__create(&xsk_info->xsk, cfg->ifname,
cfg->xsk_if_queue, umem->umem, &xsk_info->rx,
&xsk_info->tx, &xsk_cfg);
...
}
bpf_obj = load_bpf_and_xdp_attach(&cfg)
: 載入bpf程式,並繫結到網路卡map = bpf_object__find_map_by_name(bpf_obj, "xsks_map")
: 查詢bpf程式內定義的xsks_mapumem = configure_xsk_umem(packet_buffer, packet_buffer_size)
: 為XDP Scoket準備UMEMxsk_configure_socket()
通過呼叫bpf helper函數xsk_socket__create()建立XDP Scoket並繫結到cfg->ifname網路卡的cfg->xsk_if_queue佇列,預設情況下將該【cfg->xsk_if_queue, xsk_info->xsk fd】新增到xsks_map, 這樣bpf程式就可以重定向到該XDP Scoket(參見2.9, 2.10), 除非指定XSK_LIBBPF_FLAGS__INHIBIT_PROG_LOAD標誌static void rx_and_process(struct config *cfg,
struct xsk_socket_info *xsk_socket)
{
struct pollfd fds[2];
int ret, nfds = 1;
memset(fds, 0, sizeof(fds));
fds[0].fd = xsk_socket__fd(xsk_socket->xsk);
fds[0].events = POLLIN;
while(!global_exit) {
if (cfg->xsk_poll_mode) {
ret = poll(fds, nfds, -1);
if (ret <= 0 || ret > 1)
continue;
}
handle_receive_packets(xsk_socket);
}
}
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