samples/bpf/xdpsock_user.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /* Copyright(c) 2017 - 2018 Intel Corporation. */
   3
   4 #include <errno.h>
   5 #include <getopt.h>
   6 #include <libgen.h>
   7 #include <linux/bpf.h>
   8 #include <linux/if_link.h>
   9 #include <linux/if_xdp.h>
  10 #include <linux/if_ether.h>
  11 #include <linux/ip.h>
  12 #include <linux/limits.h>
  13 #include <linux/udp.h>
  14 #include <arpa/inet.h>
  15 #include <locale.h>
  16 #include <net/ethernet.h>
  17 #include <net/if.h>
  18 #include <poll.h>
  19 #include <pthread.h>
  20 #include <signal.h>
  21 #include <stdbool.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <sys/capability.h>
  26 #include <sys/mman.h>
  27 #include <sys/resource.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 #include <sys/types.h>
  30 #include <sys/un.h>
  31 #include <time.h>
  32 #include <unistd.h>
  33
  34 #include <bpf/libbpf.h>
  35 #include <bpf/xsk.h>
  36 #include <bpf/bpf.h>
  37 #include "xdpsock.h"
  38
  39 #ifndef SOL_XDP
  40 #define SOL_XDP 283
  41 #endif
  42
  43 #ifndef AF_XDP
  44 #define AF_XDP 44
  45 #endif
  46
  47 #ifndef PF_XDP
  48 #define PF_XDP AF_XDP
  49 #endif
  50
  51 #define NUM_FRAMES (4 * 1024)
  52 #define MIN_PKT_SIZE 64
  53
  54 #define DEBUG_HEXDUMP 0
  55
  56 typedef __u64 u64;
  57 typedef __u32 u32;
  58 typedef __u16 u16;
  59 typedef __u8  u8;
  60
  61 static unsigned long prev_time;
  62
  63 enum benchmark_type {
  64         BENCH_RXDROP = 0,
  65         BENCH_TXONLY = 1,
  66         BENCH_L2FWD = 2,
  67 };
  68
  69 static enum benchmark_type opt_bench = BENCH_RXDROP;
  70 static u32 opt_xdp_flags = XDP_FLAGS_UPDATE_IF_NOEXIST;
  71 static const char *opt_if = "";
  72 static int opt_ifindex;
  73 static int opt_queue;
  74 static unsigned long opt_duration;
  75 static unsigned long start_time;
  76 static bool benchmark_done;
  77 static u32 opt_batch_size = 64;
  78 static int opt_pkt_count;
  79 static u16 opt_pkt_size = MIN_PKT_SIZE;
  80 static u32 opt_pkt_fill_pattern = 0x12345678;
  81 static bool opt_extra_stats;
  82 static bool opt_quiet;
  83 static bool opt_app_stats;
  84 static const char *opt_irq_str = "";
  85 static u32 irq_no;
  86 static int irqs_at_init = -1;
  87 static int opt_poll;
  88 static int opt_interval = 1;
  89 static u32 opt_xdp_bind_flags = XDP_USE_NEED_WAKEUP;
  90 static u32 opt_umem_flags;
  91 static int opt_unaligned_chunks;
  92 static int opt_mmap_flags;
  93 static int opt_xsk_frame_size = XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE;
  94 static int opt_timeout = 1000;
  95 static bool opt_need_wakeup = true;
  96 static u32 opt_num_xsks = 1;
  97 static u32 prog_id;
  98 static bool opt_busy_poll;
  99 static bool opt_reduced_cap;
 100
 101 struct xsk_ring_stats {
 102         unsigned long rx_npkts;
 103         unsigned long tx_npkts;
 104         unsigned long rx_dropped_npkts;
 105         unsigned long rx_invalid_npkts;
 106         unsigned long tx_invalid_npkts;
 107         unsigned long rx_full_npkts;
 108         unsigned long rx_fill_empty_npkts;
 109         unsigned long tx_empty_npkts;
 110         unsigned long prev_rx_npkts;
 111         unsigned long prev_tx_npkts;
 112         unsigned long prev_rx_dropped_npkts;
 113         unsigned long prev_rx_invalid_npkts;
 114         unsigned long prev_tx_invalid_npkts;
 115         unsigned long prev_rx_full_npkts;
 116         unsigned long prev_rx_fill_empty_npkts;
 117         unsigned long prev_tx_empty_npkts;
 118 };
 119
 120 struct xsk_driver_stats {
 121         unsigned long intrs;
 122         unsigned long prev_intrs;
 123 };
 124
 125 struct xsk_app_stats {
 126         unsigned long rx_empty_polls;
 127         unsigned long fill_fail_polls;
 128         unsigned long copy_tx_sendtos;
 129         unsigned long tx_wakeup_sendtos;
 130         unsigned long opt_polls;
 131         unsigned long prev_rx_empty_polls;
 132         unsigned long prev_fill_fail_polls;
 133         unsigned long prev_copy_tx_sendtos;
 134         unsigned long prev_tx_wakeup_sendtos;
 135         unsigned long prev_opt_polls;
 136 };
 137
 138 struct xsk_umem_info {
 139         struct xsk_ring_prod fq;
 140         struct xsk_ring_cons cq;
 141         struct xsk_umem *umem;
 142         void *buffer;
 143 };
 144
 145 struct xsk_socket_info {
 146         struct xsk_ring_cons rx;
 147         struct xsk_ring_prod tx;
 148         struct xsk_umem_info *umem;
 149         struct xsk_socket *xsk;
 150         struct xsk_ring_stats ring_stats;
 151         struct xsk_app_stats app_stats;
 152         struct xsk_driver_stats drv_stats;
 153         u32 outstanding_tx;
 154 };
 155
 156 static int num_socks;
 157 struct xsk_socket_info *xsks[MAX_SOCKS];
 158 int sock;
 159
 160 static unsigned long get_nsecs(void)
 161 {
 162         struct timespec ts;
 163
 164         clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
 165         return ts.tv_sec * 1000000000UL + ts.tv_nsec;
 166 }
 167
 168 static void print_benchmark(bool running)
 169 {
 170         const char *bench_str = "INVALID";
 171
 172         if (opt_bench == BENCH_RXDROP)
 173                 bench_str = "rxdrop";
 174         else if (opt_bench == BENCH_TXONLY)
 175                 bench_str = "txonly";
 176         else if (opt_bench == BENCH_L2FWD)
 177                 bench_str = "l2fwd";
 178
 179         printf("%s:%d %s ", opt_if, opt_queue, bench_str);
 180         if (opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_SKB_MODE)
 181                 printf("xdp-skb ");
 182         else if (opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_DRV_MODE)
 183                 printf("xdp-drv ");
 184         else
 185                 printf("        ");
 186
 187         if (opt_poll)
 188                 printf("poll() ");
 189
 190         if (running) {
 191                 printf("running...");
 192                 fflush(stdout);
 193         }
 194 }
 195
 196 static int xsk_get_xdp_stats(int fd, struct xsk_socket_info *xsk)
 197 {
 198         struct xdp_statistics stats;
 199         socklen_t optlen;
 200         int err;
 201
 202         optlen = sizeof(stats);
 203         err = getsockopt(fd, SOL_XDP, XDP_STATISTICS, &stats, &optlen);
 204         if (err)
 205                 return err;
 206
 207         if (optlen == sizeof(struct xdp_statistics)) {
 208                 xsk->ring_stats.rx_dropped_npkts = stats.rx_dropped;
 209                 xsk->ring_stats.rx_invalid_npkts = stats.rx_invalid_descs;
 210                 xsk->ring_stats.tx_invalid_npkts = stats.tx_invalid_descs;
 211                 xsk->ring_stats.rx_full_npkts = stats.rx_ring_full;
 212                 xsk->ring_stats.rx_fill_empty_npkts = stats.rx_fill_ring_empty_descs;
 213                 xsk->ring_stats.tx_empty_npkts = stats.tx_ring_empty_descs;
 214                 return 0;
 215         }
 216
 217         return -EINVAL;
 218 }
 219
 220 static void dump_app_stats(long dt)
 221 {
 222         int i;
 223
 224         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 225                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 226                 double rx_empty_polls_ps, fill_fail_polls_ps, copy_tx_sendtos_ps,
 227                                 tx_wakeup_sendtos_ps, opt_polls_ps;
 228
 229                 rx_empty_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls -
 230                                         xsks[i]->app_stats.prev_rx_empty_polls) * 1000000000. / dt;
 231                 fill_fail_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls -
 232                                         xsks[i]->app_stats.prev_fill_fail_polls) * 1000000000. / dt;
 233                 copy_tx_sendtos_ps = (xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos -
 234                                         xsks[i]->app_stats.prev_copy_tx_sendtos) * 1000000000. / dt;
 235                 tx_wakeup_sendtos_ps = (xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos -
 236                                         xsks[i]->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos)
 237                                                                                 * 1000000000. / dt;
 238                 opt_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.opt_polls -
 239                                         xsks[i]->app_stats.prev_opt_polls) * 1000000000. / dt;
 240
 241                 printf("\n%-18s %-14s %-14s\n", "", "calls/s", "count");
 242                 printf(fmt, "rx empty polls", rx_empty_polls_ps, xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls);
 243                 printf(fmt, "fill fail polls", fill_fail_polls_ps,
 244                                                         xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls);
 245                 printf(fmt, "copy tx sendtos", copy_tx_sendtos_ps,
 246                                                         xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos);
 247                 printf(fmt, "tx wakeup sendtos", tx_wakeup_sendtos_ps,
 248                                                         xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos);
 249                 printf(fmt, "opt polls", opt_polls_ps, xsks[i]->app_stats.opt_polls);
 250
 251                 xsks[i]->app_stats.prev_rx_empty_polls = xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls;
 252                 xsks[i]->app_stats.prev_fill_fail_polls = xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls;
 253                 xsks[i]->app_stats.prev_copy_tx_sendtos = xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos;
 254                 xsks[i]->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos = xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos;
 255                 xsks[i]->app_stats.prev_opt_polls = xsks[i]->app_stats.opt_polls;
 256         }
 257 }
 258
 259 static bool get_interrupt_number(void)
 260 {
 261         FILE *f_int_proc;
 262         char line[4096];
 263         bool found = false;
 264
 265         f_int_proc = fopen("/proc/interrupts", "r");
 266         if (f_int_proc == NULL) {
 267                 printf("Failed to open /proc/interrupts.\n");
 268                 return found;
 269         }
 270
 271         while (!feof(f_int_proc) && !found) {
 272                 /* Make sure to read a full line at a time */
 273                 if (fgets(line, sizeof(line), f_int_proc) == NULL ||
 274                                 line[strlen(line) - 1] != '\n') {
 275                         printf("Error reading from interrupts file\n");
 276                         break;
 277                 }
 278
 279                 /* Extract interrupt number from line */
 280                 if (strstr(line, opt_irq_str) != NULL) {
 281                         irq_no = atoi(line);
 282                         found = true;
 283                         break;
 284                 }
 285         }
 286
 287         fclose(f_int_proc);
 288
 289         return found;
 290 }
 291
 292 static int get_irqs(void)
 293 {
 294         char count_path[PATH_MAX];
 295         int total_intrs = -1;
 296         FILE *f_count_proc;
 297         char line[4096];
 298
 299         snprintf(count_path, sizeof(count_path),
 300                 "/sys/kernel/irq/%i/per_cpu_count", irq_no);
 301         f_count_proc = fopen(count_path, "r");
 302         if (f_count_proc == NULL) {
 303                 printf("Failed to open %s\n", count_path);
 304                 return total_intrs;
 305         }
 306
 307         if (fgets(line, sizeof(line), f_count_proc) == NULL ||
 308                         line[strlen(line) - 1] != '\n') {
 309                 printf("Error reading from %s\n", count_path);
 310         } else {
 311                 static const char com[2] = ",";
 312                 char *token;
 313
 314                 total_intrs = 0;
 315                 token = strtok(line, com);
 316                 while (token != NULL) {
 317                         /* sum up interrupts across all cores */
 318                         total_intrs += atoi(token);
 319                         token = strtok(NULL, com);
 320                 }
 321         }
 322
 323         fclose(f_count_proc);
 324
 325         return total_intrs;
 326 }
 327
 328 static void dump_driver_stats(long dt)
 329 {
 330         int i;
 331
 332         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 333                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 334                 double intrs_ps;
 335                 int n_ints = get_irqs();
 336
 337                 if (n_ints < 0) {
 338                         printf("error getting intr info for intr %i\n", irq_no);
 339                         return;
 340                 }
 341                 xsks[i]->drv_stats.intrs = n_ints - irqs_at_init;
 342
 343                 intrs_ps = (xsks[i]->drv_stats.intrs - xsks[i]->drv_stats.prev_intrs) *
 344                          1000000000. / dt;
 345
 346                 printf("\n%-18s %-14s %-14s\n", "", "intrs/s", "count");
 347                 printf(fmt, "irqs", intrs_ps, xsks[i]->drv_stats.intrs);
 348
 349                 xsks[i]->drv_stats.prev_intrs = xsks[i]->drv_stats.intrs;
 350         }
 351 }
 352
 353 static void dump_stats(void)
 354 {
 355         unsigned long now = get_nsecs();
 356         long dt = now - prev_time;
 357         int i;
 358
 359         prev_time = now;
 360
 361         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 362                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 363                 double rx_pps, tx_pps, dropped_pps, rx_invalid_pps, full_pps, fill_empty_pps,
 364                         tx_invalid_pps, tx_empty_pps;
 365
 366                 rx_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_npkts - xsks[i]->ring_stats.prev_rx_npkts) *
 367                          1000000000. / dt;
 368                 tx_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_npkts - xsks[i]->ring_stats.prev_tx_npkts) *
 369                          1000000000. / dt;
 370
 371                 printf("\n sock%d@", i);
 372                 print_benchmark(false);
 373                 printf("\n");
 374
 375                 printf("%-18s %-14s %-14s %-14.2f\n", "", "pps", "pkts",
 376                        dt / 1000000000.);
 377                 printf(fmt, "rx", rx_pps, xsks[i]->ring_stats.rx_npkts);
 378                 printf(fmt, "tx", tx_pps, xsks[i]->ring_stats.tx_npkts);
 379
 380                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_npkts = xsks[i]->ring_stats.rx_npkts;
 381                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_npkts = xsks[i]->ring_stats.tx_npkts;
 382
 383                 if (opt_extra_stats) {
 384                         if (!xsk_get_xdp_stats(xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk), xsks[i])) {
 385                                 dropped_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts -
 386                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_dropped_npkts) *
 387                                                         1000000000. / dt;
 388                                 rx_invalid_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts -
 389                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_invalid_npkts) *
 390                                                         1000000000. / dt;
 391                                 tx_invalid_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts -
 392                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_invalid_npkts) *
 393                                                         1000000000. / dt;
 394                                 full_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts -
 395                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_full_npkts) *
 396                                                         1000000000. / dt;
 397                                 fill_empty_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts -
 398                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_fill_empty_npkts) *
 399                                                         1000000000. / dt;
 400                                 tx_empty_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts -
 401                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_empty_npkts) *
 402                                                         1000000000. / dt;
 403
 404                                 printf(fmt, "rx dropped", dropped_pps,
 405                                        xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts);
 406                                 printf(fmt, "rx invalid", rx_invalid_pps,
 407                                        xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts);
 408                                 printf(fmt, "tx invalid", tx_invalid_pps,
 409                                        xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts);
 410                                 printf(fmt, "rx queue full", full_pps,
 411                                        xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts);
 412                                 printf(fmt, "fill ring empty", fill_empty_pps,
 413                                        xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts);
 414                                 printf(fmt, "tx ring empty", tx_empty_pps,
 415                                        xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts);
 416
 417                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_dropped_npkts =
 418                                         xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts;
 419                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_invalid_npkts =
 420                                         xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts;
 421                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_invalid_npkts =
 422                                         xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts;
 423                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_full_npkts =
 424                                         xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts;
 425                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_fill_empty_npkts =
 426                                         xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts;
 427                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_empty_npkts =
 428                                         xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts;
 429                         } else {
 430                                 printf("%-15s\n", "Error retrieving extra stats");
 431                         }
 432                 }
 433         }
 434
 435         if (opt_app_stats)
 436                 dump_app_stats(dt);
 437         if (irq_no)
 438                 dump_driver_stats(dt);
 439 }
 440
 441 static bool is_benchmark_done(void)
 442 {
 443         if (opt_duration > 0) {
 444                 unsigned long dt = (get_nsecs() - start_time);
 445
 446                 if (dt >= opt_duration)
 447                         benchmark_done = true;
 448         }
 449         return benchmark_done;
 450 }
 451
 452 static void *poller(void *arg)
 453 {
 454         (void)arg;
 455         while (!is_benchmark_done()) {
 456                 sleep(opt_interval);
 457                 dump_stats();
 458         }
 459
 460         return NULL;
 461 }
 462
 463 static void remove_xdp_program(void)
 464 {
 465         u32 curr_prog_id = 0;
 466
 467         if (bpf_get_link_xdp_id(opt_ifindex, &curr_prog_id, opt_xdp_flags)) {
 468                 printf("bpf_get_link_xdp_id failed\n");
 469                 exit(EXIT_FAILURE);
 470         }
 471
 472         if (prog_id == curr_prog_id)
 473                 bpf_set_link_xdp_fd(opt_ifindex, -1, opt_xdp_flags);
 474         else if (!curr_prog_id)
 475                 printf("couldn't find a prog id on a given interface\n");
 476         else
 477                 printf("program on interface changed, not removing\n");
 478 }
 479
 480 static void int_exit(int sig)
 481 {
 482         benchmark_done = true;
 483 }
 484
 485 static void __exit_with_error(int error, const char *file, const char *func,
 486                               int line)
 487 {
 488         fprintf(stderr, "%s:%s:%i: errno: %d/\"%s\"\n", file, func,
 489                 line, error, strerror(error));
 490
 491         if (opt_num_xsks > 1)
 492                 remove_xdp_program();
 493         exit(EXIT_FAILURE);
 494 }
 495
 496 #define exit_with_error(error) __exit_with_error(error, __FILE__, __func__, __LINE__)
 497
 498 static void xdpsock_cleanup(void)
 499 {
 500         struct xsk_umem *umem = xsks[0]->umem->umem;
 501         int i, cmd = CLOSE_CONN;
 502
 503         dump_stats();
 504         for (i = 0; i < num_socks; i++)
 505                 xsk_socket__delete(xsks[i]->xsk);
 506         (void)xsk_umem__delete(umem);
 507
 508         if (opt_reduced_cap) {
 509                 if (write(sock, &cmd, sizeof(int)) < 0)
 510                         exit_with_error(errno);
 511         }
 512
 513         if (opt_num_xsks > 1)
 514                 remove_xdp_program();
 515 }
 516
 517 static void swap_mac_addresses(void *data)
 518 {
 519         struct ether_header *eth = (struct ether_header *)data;
 520         struct ether_addr *src_addr = (struct ether_addr *)&eth->ether_shost;
 521         struct ether_addr *dst_addr = (struct ether_addr *)&eth->ether_dhost;
 522         struct ether_addr tmp;
 523
 524         tmp = *src_addr;
 525         *src_addr = *dst_addr;
 526         *dst_addr = tmp;
 527 }
 528
 529 static void hex_dump(void *pkt, size_t length, u64 addr)
 530 {
 531         const unsigned char *address = (unsigned char *)pkt;
 532         const unsigned char *line = address;
 533         size_t line_size = 32;
 534         unsigned char c;
 535         char buf[32];
 536         int i = 0;
 537
 538         if (!DEBUG_HEXDUMP)
 539                 return;
 540
 541         sprintf(buf, "addr=%llu", addr);
 542         printf("length = %zu\n", length);
 543         printf("%s | ", buf);
 544         while (length-- > 0) {
 545                 printf("%02X ", *address++);
 546                 if (!(++i % line_size) || (length == 0 && i % line_size)) {
 547                         if (length == 0) {
 548                                 while (i++ % line_size)
 549                                         printf("__ ");
 550                         }
 551                         printf(" | ");  /* right close */
 552                         while (line < address) {
 553                                 c = *line++;
 554                                 printf("%c", (c < 33 || c == 255) ? 0x2E : c);
 555                         }
 556                         printf("\n");
 557                         if (length > 0)
 558                                 printf("%s | ", buf);
 559                 }
 560         }
 561         printf("\n");
 562 }
 563
 564 static void *memset32_htonl(void *dest, u32 val, u32 size)
 565 {
 566         u32 *ptr = (u32 *)dest;
 567         int i;
 568
 569         val = htonl(val);
 570
 571         for (i = 0; i < (size & (~0x3)); i += 4)
 572                 ptr[i >> 2] = val;
 573
 574         for (; i < size; i++)
 575                 ((char *)dest)[i] = ((char *)&val)[i & 3];
 576
 577         return dest;
 578 }
 579
 580 /*
 581  * This function code has been taken from
 582  * Linux kernel lib/checksum.c
 583  */
 584 static inline unsigned short from32to16(unsigned int x)
 585 {
 586         /* add up 16-bit and 16-bit for 16+c bit */
 587         x = (x & 0xffff) + (x >> 16);
 588         /* add up carry.. */
 589         x = (x & 0xffff) + (x >> 16);
 590         return x;
 591 }
 592
 593 /*
 594  * This function code has been taken from
 595  * Linux kernel lib/checksum.c
 596  */
 597 static unsigned int do_csum(const unsigned char *buff, int len)
 598 {
 599         unsigned int result = 0;
 600         int odd;
 601
 602         if (len <= 0)
 603                 goto out;
 604         odd = 1 & (unsigned long)buff;
 605         if (odd) {
 606 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 607                 result += (*buff << 8);
 608 #else
 609                 result = *buff;
 610 #endif
 611                 len--;
 612                 buff++;
 613         }
 614         if (len >= 2) {
 615                 if (2 & (unsigned long)buff) {
 616                         result += *(unsigned short *)buff;
 617                         len -= 2;
 618                         buff += 2;
 619                 }
 620                 if (len >= 4) {
 621                         const unsigned char *end = buff +
 622                                                    ((unsigned int)len & ~3);
 623                         unsigned int carry = 0;
 624
 625                         do {
 626                                 unsigned int w = *(unsigned int *)buff;
 627
 628                                 buff += 4;
 629                                 result += carry;
 630                                 result += w;
 631                                 carry = (w > result);
 632                         } while (buff < end);
 633                         result += carry;
 634                         result = (result & 0xffff) + (result >> 16);
 635                 }
 636                 if (len & 2) {
 637                         result += *(unsigned short *)buff;
 638                         buff += 2;
 639                 }
 640         }
 641         if (len & 1)
 642 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 643                 result += *buff;
 644 #else
 645                 result += (*buff << 8);
 646 #endif
 647         result = from32to16(result);
 648         if (odd)
 649                 result = ((result >> 8) & 0xff) | ((result & 0xff) << 8);
 650 out:
 651         return result;
 652 }
 653
 654 /*
 655  *      This is a version of ip_compute_csum() optimized for IP headers,
 656  *      which always checksum on 4 octet boundaries.
 657  *      This function code has been taken from
 658  *      Linux kernel lib/checksum.c
 659  */
 660 static inline __sum16 ip_fast_csum(const void *iph, unsigned int ihl)
 661 {
 662         return (__sum16)~do_csum(iph, ihl * 4);
 663 }
 664
 665 /*
 666  * Fold a partial checksum
 667  * This function code has been taken from
 668  * Linux kernel include/asm-generic/checksum.h
 669  */
 670 static inline __sum16 csum_fold(__wsum csum)
 671 {
 672         u32 sum = (u32)csum;
 673
 674         sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 675         sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 676         return (__sum16)~sum;
 677 }
 678
 679 /*
 680  * This function code has been taken from
 681  * Linux kernel lib/checksum.c
 682  */
 683 static inline u32 from64to32(u64 x)
 684 {
 685         /* add up 32-bit and 32-bit for 32+c bit */
 686         x = (x & 0xffffffff) + (x >> 32);
 687         /* add up carry.. */
 688         x = (x & 0xffffffff) + (x >> 32);
 689         return (u32)x;
 690 }
 691
 692 __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr,
 693                           __u32 len, __u8 proto, __wsum sum);
 694
 695 /*
 696  * This function code has been taken from
 697  * Linux kernel lib/checksum.c
 698  */
 699 __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr,
 700                           __u32 len, __u8 proto, __wsum sum)
 701 {
 702         unsigned long long s = (u32)sum;
 703
 704         s += (u32)saddr;
 705         s += (u32)daddr;
 706 #ifdef __BIG_ENDIAN__
 707         s += proto + len;
 708 #else
 709         s += (proto + len) << 8;
 710 #endif
 711         return (__wsum)from64to32(s);
 712 }
 713
 714 /*
 715  * This function has been taken from
 716  * Linux kernel include/asm-generic/checksum.h
 717  */
 718 static inline __sum16
 719 csum_tcpudp_magic(__be32 saddr, __be32 daddr, __u32 len,
 720                   __u8 proto, __wsum sum)
 721 {
 722         return csum_fold(csum_tcpudp_nofold(saddr, daddr, len, proto, sum));
 723 }
 724
 725 static inline u16 udp_csum(u32 saddr, u32 daddr, u32 len,
 726                            u8 proto, u16 *udp_pkt)
 727 {
 728         u32 csum = 0;
 729         u32 cnt = 0;
 730
 731         /* udp hdr and data */
 732         for (; cnt < len; cnt += 2)
 733                 csum += udp_pkt[cnt >> 1];
 734
 735         return csum_tcpudp_magic(saddr, daddr, len, proto, csum);
 736 }
 737
 738 #define ETH_FCS_SIZE 4
 739
 740 #define PKT_HDR_SIZE (sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr) + \
 741                       sizeof(struct udphdr))
 742
 743 #define PKT_SIZE                (opt_pkt_size - ETH_FCS_SIZE)
 744 #define IP_PKT_SIZE             (PKT_SIZE - sizeof(struct ethhdr))
 745 #define UDP_PKT_SIZE            (IP_PKT_SIZE - sizeof(struct iphdr))
 746 #define UDP_PKT_DATA_SIZE       (UDP_PKT_SIZE - sizeof(struct udphdr))
 747
 748 static u8 pkt_data[XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE];
 749
 750 static void gen_eth_hdr_data(void)
 751 {
 752         struct udphdr *udp_hdr = (struct udphdr *)(pkt_data +
 753                                                    sizeof(struct ethhdr) +
 754                                                    sizeof(struct iphdr));
 755         struct iphdr *ip_hdr = (struct iphdr *)(pkt_data +
 756                                                 sizeof(struct ethhdr));
 757         struct ethhdr *eth_hdr = (struct ethhdr *)pkt_data;
 758
 759         /* ethernet header */
 760         memcpy(eth_hdr->h_dest, "\x3c\xfd\xfe\x9e\x7f\x71", ETH_ALEN);
 761         memcpy(eth_hdr->h_source, "\xec\xb1\xd7\x98\x3a\xc0", ETH_ALEN);
 762         eth_hdr->h_proto = htons(ETH_P_IP);
 763
 764         /* IP header */
 765         ip_hdr->version = IPVERSION;
 766         ip_hdr->ihl = 0x5; /* 20 byte header */
 767         ip_hdr->tos = 0x0;
 768         ip_hdr->tot_len = htons(IP_PKT_SIZE);
 769         ip_hdr->id = 0;
 770         ip_hdr->frag_off = 0;
 771         ip_hdr->ttl = IPDEFTTL;
 772         ip_hdr->protocol = IPPROTO_UDP;
 773         ip_hdr->saddr = htonl(0x0a0a0a10);
 774         ip_hdr->daddr = htonl(0x0a0a0a20);
 775
 776         /* IP header checksum */
 777         ip_hdr->check = 0;
 778         ip_hdr->check = ip_fast_csum((const void *)ip_hdr, ip_hdr->ihl);
 779
 780         /* UDP header */
 781         udp_hdr->source = htons(0x1000);
 782         udp_hdr->dest = htons(0x1000);
 783         udp_hdr->len = htons(UDP_PKT_SIZE);
 784
 785         /* UDP data */
 786         memset32_htonl(pkt_data + PKT_HDR_SIZE, opt_pkt_fill_pattern,
 787                        UDP_PKT_DATA_SIZE);
 788
 789         /* UDP header checksum */
 790         udp_hdr->check = 0;
 791         udp_hdr->check = udp_csum(ip_hdr->saddr, ip_hdr->daddr, UDP_PKT_SIZE,
 792                                   IPPROTO_UDP, (u16 *)udp_hdr);
 793 }
 794
 795 static void gen_eth_frame(struct xsk_umem_info *umem, u64 addr)
 796 {
 797         memcpy(xsk_umem__get_data(umem->buffer, addr), pkt_data,
 798                PKT_SIZE);
 799 }
 800
 801 static struct xsk_umem_info *xsk_configure_umem(void *buffer, u64 size)
 802 {
 803         struct xsk_umem_info *umem;
 804         struct xsk_umem_config cfg = {
 805                 /* We recommend that you set the fill ring size >= HW RX ring size +
 806                  * AF_XDP RX ring size. Make sure you fill up the fill ring
 807                  * with buffers at regular intervals, and you will with this setting
 808                  * avoid allocation failures in the driver. These are usually quite
 809                  * expensive since drivers have not been written to assume that
 810                  * allocation failures are common. For regular sockets, kernel
 811                  * allocated memory is used that only runs out in OOM situations
 812                  * that should be rare.
 813                  */
 814                 .fill_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2,
 815                 .comp_size = XSK_RING_CONS__DEFAULT_NUM_DESCS,
 816                 .frame_size = opt_xsk_frame_size,
 817                 .frame_headroom = XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_HEADROOM,
 818                 .flags = opt_umem_flags
 819         };
 820         int ret;
 821
 822         umem = calloc(1, sizeof(*umem));
 823         if (!umem)
 824                 exit_with_error(errno);
 825
 826         ret = xsk_umem__create(&umem->umem, buffer, size, &umem->fq, &umem->cq,
 827                                &cfg);
 828         if (ret)
 829                 exit_with_error(-ret);
 830
 831         umem->buffer = buffer;
 832         return umem;
 833 }
 834
 835 static void xsk_populate_fill_ring(struct xsk_umem_info *umem)
 836 {
 837         int ret, i;
 838         u32 idx;
 839
 840         ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq,
 841                                      XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2, &idx);
 842         if (ret != XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2)
 843                 exit_with_error(-ret);
 844         for (i = 0; i < XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2; i++)
 845                 *xsk_ring_prod__fill_addr(&umem->fq, idx++) =
 846                         i * opt_xsk_frame_size;
 847         xsk_ring_prod__submit(&umem->fq, XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2);
 848 }
 849
 850 static struct xsk_socket_info *xsk_configure_socket(struct xsk_umem_info *umem,
 851                                                     bool rx, bool tx)
 852 {
 853         struct xsk_socket_config cfg;
 854         struct xsk_socket_info *xsk;
 855         struct xsk_ring_cons *rxr;
 856         struct xsk_ring_prod *txr;
 857         int ret;
 858
 859         xsk = calloc(1, sizeof(*xsk));
 860         if (!xsk)
 861                 exit_with_error(errno);
 862
 863         xsk->umem = umem;
 864         cfg.rx_size = XSK_RING_CONS__DEFAULT_NUM_DESCS;
 865         cfg.tx_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS;
 866         if (opt_num_xsks > 1 || opt_reduced_cap)
 867                 cfg.libbpf_flags = XSK_LIBBPF_FLAGS__INHIBIT_PROG_LOAD;
 868         else
 869                 cfg.libbpf_flags = 0;
 870         cfg.xdp_flags = opt_xdp_flags;
 871         cfg.bind_flags = opt_xdp_bind_flags;
 872
 873         rxr = rx ? &xsk->rx : NULL;
 874         txr = tx ? &xsk->tx : NULL;
 875         ret = xsk_socket__create(&xsk->xsk, opt_if, opt_queue, umem->umem,
 876                                  rxr, txr, &cfg);
 877         if (ret)
 878                 exit_with_error(-ret);
 879
 880         ret = bpf_get_link_xdp_id(opt_ifindex, &prog_id, opt_xdp_flags);
 881         if (ret)
 882                 exit_with_error(-ret);
 883
 884         xsk->app_stats.rx_empty_polls = 0;
 885         xsk->app_stats.fill_fail_polls = 0;
 886         xsk->app_stats.copy_tx_sendtos = 0;
 887         xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos = 0;
 888         xsk->app_stats.opt_polls = 0;
 889         xsk->app_stats.prev_rx_empty_polls = 0;
 890         xsk->app_stats.prev_fill_fail_polls = 0;
 891         xsk->app_stats.prev_copy_tx_sendtos = 0;
 892         xsk->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos = 0;
 893         xsk->app_stats.prev_opt_polls = 0;
 894
 895         return xsk;
 896 }
 897
 898 static struct option long_options[] = {
 899         {"rxdrop", no_argument, 0, 'r'},
 900         {"txonly", no_argument, 0, 't'},
 901         {"l2fwd", no_argument, 0, 'l'},
 902         {"interface", required_argument, 0, 'i'},
 903         {"queue", required_argument, 0, 'q'},
 904         {"poll", no_argument, 0, 'p'},
 905         {"xdp-skb", no_argument, 0, 'S'},
 906         {"xdp-native", no_argument, 0, 'N'},
 907         {"interval", required_argument, 0, 'n'},
 908         {"zero-copy", no_argument, 0, 'z'},
 909         {"copy", no_argument, 0, 'c'},
 910         {"frame-size", required_argument, 0, 'f'},
 911         {"no-need-wakeup", no_argument, 0, 'm'},
 912         {"unaligned", no_argument, 0, 'u'},
 913         {"shared-umem", no_argument, 0, 'M'},
 914         {"force", no_argument, 0, 'F'},
 915         {"duration", required_argument, 0, 'd'},
 916         {"batch-size", required_argument, 0, 'b'},
 917         {"tx-pkt-count", required_argument, 0, 'C'},
 918         {"tx-pkt-size", required_argument, 0, 's'},
 919         {"tx-pkt-pattern", required_argument, 0, 'P'},
 920         {"extra-stats", no_argument, 0, 'x'},
 921         {"quiet", no_argument, 0, 'Q'},
 922         {"app-stats", no_argument, 0, 'a'},
 923         {"irq-string", no_argument, 0, 'I'},
 924         {"busy-poll", no_argument, 0, 'B'},
 925         {"reduce-cap", no_argument, 0, 'R'},
 926         {0, 0, 0, 0}
 927 };
 928
 929 static void usage(const char *prog)
 930 {
 931         const char *str =
 932                 "  Usage: %s [OPTIONS]\n"
 933                 "  Options:\n"
 934                 "  -r, --rxdrop         Discard all incoming packets (default)\n"
 935                 "  -t, --txonly         Only send packets\n"
 936                 "  -l, --l2fwd          MAC swap L2 forwarding\n"
 937                 "  -i, --interface=n    Run on interface n\n"
 938                 "  -q, --queue=n        Use queue n (default 0)\n"
 939                 "  -p, --poll           Use poll syscall\n"
 940                 "  -S, --xdp-skb=n      Use XDP skb-mod\n"
 941                 "  -N, --xdp-native=n   Enforce XDP native mode\n"
 942                 "  -n, --interval=n     Specify statistics update interval (default 1 sec).\n"
 943                 "  -z, --zero-copy      Force zero-copy mode.\n"
 944                 "  -c, --copy           Force copy mode.\n"
 945                 "  -m, --no-need-wakeup Turn off use of driver need wakeup flag.\n"
 946                 "  -f, --frame-size=n   Set the frame size (must be a power of two in aligned mode, default is %d).\n"
 947                 "  -u, --unaligned      Enable unaligned chunk placement\n"
 948                 "  -M, --shared-umem    Enable XDP_SHARED_UMEM (cannot be used with -R)\n"
 949                 "  -F, --force          Force loading the XDP prog\n"
 950                 "  -d, --duration=n     Duration in secs to run command.\n"
 951                 "                       Default: forever.\n"
 952                 "  -b, --batch-size=n   Batch size for sending or receiving\n"
 953                 "                       packets. Default: %d\n"
 954                 "  -C, --tx-pkt-count=n Number of packets to send.\n"
 955                 "                       Default: Continuous packets.\n"
 956                 "  -s, --tx-pkt-size=n  Transmit packet size.\n"
 957                 "                       (Default: %d bytes)\n"
 958                 "                       Min size: %d, Max size %d.\n"
 959                 "  -P, --tx-pkt-pattern=nPacket fill pattern. Default: 0x%x\n"
 960                 "  -x, --extra-stats    Display extra statistics.\n"
 961                 "  -Q, --quiet          Do not display any stats.\n"
 962                 "  -a, --app-stats      Display application (syscall) statistics.\n"
 963                 "  -I, --irq-string     Display driver interrupt statistics for interface associated with irq-string.\n"
 964                 "  -B, --busy-poll      Busy poll.\n"
 965                 "  -R, --reduce-cap     Use reduced capabilities (cannot be used with -M)\n"
 966                 "\n";
 967         fprintf(stderr, str, prog, XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE,
 968                 opt_batch_size, MIN_PKT_SIZE, MIN_PKT_SIZE,
 969                 XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE, opt_pkt_fill_pattern);
 970
 971         exit(EXIT_FAILURE);
 972 }
 973
 974 static void parse_command_line(int argc, char **argv)
 975 {
 976         int option_index, c;
 977
 978         opterr = 0;
 979
 980         for (;;) {
 981                 c = getopt_long(argc, argv, "Frtli:q:pSNn:czf:muMd:b:C:s:P:xQaI:BR",
 982                                 long_options, &option_index);
 983                 if (c == -1)
 984                         break;
 985
 986                 switch (c) {
 987                 case 'r':
 988                         opt_bench = BENCH_RXDROP;
 989                         break;
 990                 case 't':
 991                         opt_bench = BENCH_TXONLY;
 992                         break;
 993                 case 'l':
 994                         opt_bench = BENCH_L2FWD;
 995                         break;
 996                 case 'i':
 997                         opt_if = optarg;
 998                         break;
 999                 case 'q':
1000                         opt_queue = atoi(optarg);
1001                         break;
1002                 case 'p':
1003                         opt_poll = 1;
1004                         break;
1005                 case 'S':
1006                         opt_xdp_flags |= XDP_FLAGS_SKB_MODE;
1007                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_COPY;
1008                         break;
1009                 case 'N':
1010                         /* default, set below */
1011                         break;
1012                 case 'n':
1013                         opt_interval = atoi(optarg);
1014                         break;
1015                 case 'z':
1016                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_ZEROCOPY;
1017                         break;
1018                 case 'c':
1019                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_COPY;
1020                         break;
1021                 case 'u':
1022                         opt_umem_flags |= XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG;
1023                         opt_unaligned_chunks = 1;
1024                         opt_mmap_flags = MAP_HUGETLB;
1025                         break;
1026                 case 'F':
1027                         opt_xdp_flags &= ~XDP_FLAGS_UPDATE_IF_NOEXIST;
1028                         break;
1029                 case 'f':
1030                         opt_xsk_frame_size = atoi(optarg);
1031                         break;
1032                 case 'm':
1033                         opt_need_wakeup = false;
1034                         opt_xdp_bind_flags &= ~XDP_USE_NEED_WAKEUP;
1035                         break;
1036                 case 'M':
1037                         opt_num_xsks = MAX_SOCKS;
1038                         break;
1039                 case 'd':
1040                         opt_duration = atoi(optarg);
1041                         opt_duration *= 1000000000;
1042                         break;
1043                 case 'b':
1044                         opt_batch_size = atoi(optarg);
1045                         break;
1046                 case 'C':
1047                         opt_pkt_count = atoi(optarg);
1048                         break;
1049                 case 's':
1050                         opt_pkt_size = atoi(optarg);
1051                         if (opt_pkt_size > (XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE) ||
1052                             opt_pkt_size < MIN_PKT_SIZE) {
1053                                 fprintf(stderr,
1054                                         "ERROR: Invalid frame size %d\n",
1055                                         opt_pkt_size);
1056                                 usage(basename(argv[0]));
1057                         }
1058                         break;
1059                 case 'P':
1060                         opt_pkt_fill_pattern = strtol(optarg, NULL, 16);
1061                         break;
1062                 case 'x':
1063                         opt_extra_stats = 1;
1064                         break;
1065                 case 'Q':
1066                         opt_quiet = 1;
1067                         break;
1068                 case 'a':
1069                         opt_app_stats = 1;
1070                         break;
1071                 case 'I':
1072                         opt_irq_str = optarg;
1073                         if (get_interrupt_number())
1074                                 irqs_at_init = get_irqs();
1075                         if (irqs_at_init < 0) {
1076                                 fprintf(stderr, "ERROR: Failed to get irqs for %s\n", opt_irq_str);
1077                                 usage(basename(argv[0]));
1078                         }
1079                         break;
1080                 case 'B':
1081                         opt_busy_poll = 1;
1082                         break;
1083                 case 'R':
1084                         opt_reduced_cap = true;
1085                         break;
1086                 default:
1087                         usage(basename(argv[0]));
1088                 }
1089         }
1090
1091         if (!(opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_SKB_MODE))
1092                 opt_xdp_flags |= XDP_FLAGS_DRV_MODE;
1093
1094         opt_ifindex = if_nametoindex(opt_if);
1095         if (!opt_ifindex) {
1096                 fprintf(stderr, "ERROR: interface \"%s\" does not exist\n",
1097                         opt_if);
1098                 usage(basename(argv[0]));
1099         }
1100
1101         if ((opt_xsk_frame_size & (opt_xsk_frame_size - 1)) &&
1102             !opt_unaligned_chunks) {
1103                 fprintf(stderr, "--frame-size=%d is not a power of two\n",
1104                         opt_xsk_frame_size);
1105                 usage(basename(argv[0]));
1106         }
1107
1108         if (opt_reduced_cap && opt_num_xsks > 1) {
1109                 fprintf(stderr, "ERROR: -M and -R cannot be used together\n");
1110                 usage(basename(argv[0]));
1111         }
1112 }
1113
1114 static void kick_tx(struct xsk_socket_info *xsk)
1115 {
1116         int ret;
1117
1118         ret = sendto(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, 0);
1119         if (ret >= 0 || errno == ENOBUFS || errno == EAGAIN ||
1120             errno == EBUSY || errno == ENETDOWN)
1121                 return;
1122         exit_with_error(errno);
1123 }
1124
1125 static inline void complete_tx_l2fwd(struct xsk_socket_info *xsk)
1126 {
1127         struct xsk_umem_info *umem = xsk->umem;
1128         u32 idx_cq = 0, idx_fq = 0;
1129         unsigned int rcvd;
1130         size_t ndescs;
1131
1132         if (!xsk->outstanding_tx)
1133                 return;
1134
1135         /* In copy mode, Tx is driven by a syscall so we need to use e.g. sendto() to
1136          * really send the packets. In zero-copy mode we do not have to do this, since Tx
1137          * is driven by the NAPI loop. So as an optimization, we do not have to call
1138          * sendto() all the time in zero-copy mode for l2fwd.
1139          */
1140         if (opt_xdp_bind_flags & XDP_COPY) {
1141                 xsk->app_stats.copy_tx_sendtos++;
1142                 kick_tx(xsk);
1143         }
1144
1145         ndescs = (xsk->outstanding_tx > opt_batch_size) ? opt_batch_size :
1146                 xsk->outstanding_tx;
1147
1148         /* re-add completed Tx buffers */
1149         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&umem->cq, ndescs, &idx_cq);
1150         if (rcvd > 0) {
1151                 unsigned int i;
1152                 int ret;
1153
1154                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1155                 while (ret != rcvd) {
1156                         if (ret < 0)
1157                                 exit_with_error(-ret);
1158                         if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&umem->fq)) {
1159                                 xsk->app_stats.fill_fail_polls++;
1160                                 recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL,
1161                                          NULL);
1162                         }
1163                         ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1164                 }
1165
1166                 for (i = 0; i < rcvd; i++)
1167                         *xsk_ring_prod__fill_addr(&umem->fq, idx_fq++) =
1168                                 *xsk_ring_cons__comp_addr(&umem->cq, idx_cq++);
1169
1170                 xsk_ring_prod__submit(&xsk->umem->fq, rcvd);
1171                 xsk_ring_cons__release(&xsk->umem->cq, rcvd);
1172                 xsk->outstanding_tx -= rcvd;
1173         }
1174 }
1175
1176 static inline void complete_tx_only(struct xsk_socket_info *xsk,
1177                                     int batch_size)
1178 {
1179         unsigned int rcvd;
1180         u32 idx;
1181
1182         if (!xsk->outstanding_tx)
1183                 return;
1184
1185         if (!opt_need_wakeup || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->tx)) {
1186                 xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos++;
1187                 kick_tx(xsk);
1188         }
1189
1190         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->umem->cq, batch_size, &idx);
1191         if (rcvd > 0) {
1192                 xsk_ring_cons__release(&xsk->umem->cq, rcvd);
1193                 xsk->outstanding_tx -= rcvd;
1194         }
1195 }
1196
1197 static void rx_drop(struct xsk_socket_info *xsk)
1198 {
1199         unsigned int rcvd, i;
1200         u32 idx_rx = 0, idx_fq = 0;
1201         int ret;
1202
1203         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->rx, opt_batch_size, &idx_rx);
1204         if (!rcvd) {
1205                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1206                         xsk->app_stats.rx_empty_polls++;
1207                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1208                 }
1209                 return;
1210         }
1211
1212         ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1213         while (ret != rcvd) {
1214                 if (ret < 0)
1215                         exit_with_error(-ret);
1216                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1217                         xsk->app_stats.fill_fail_polls++;
1218                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1219                 }
1220                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1221         }
1222
1223         for (i = 0; i < rcvd; i++) {
1224                 u64 addr = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx)->addr;
1225                 u32 len = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx++)->len;
1226                 u64 orig = xsk_umem__extract_addr(addr);
1227
1228                 addr = xsk_umem__add_offset_to_addr(addr);
1229                 char *pkt = xsk_umem__get_data(xsk->umem->buffer, addr);
1230
1231                 hex_dump(pkt, len, addr);
1232                 *xsk_ring_prod__fill_addr(&xsk->umem->fq, idx_fq++) = orig;
1233         }
1234
1235         xsk_ring_prod__submit(&xsk->umem->fq, rcvd);
1236         xsk_ring_cons__release(&xsk->rx, rcvd);
1237         xsk->ring_stats.rx_npkts += rcvd;
1238 }
1239
1240 static void rx_drop_all(void)
1241 {
1242         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1243         int i, ret;
1244
1245         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1246                 fds[i].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1247                 fds[i].events = POLLIN;
1248         }
1249
1250         for (;;) {
1251                 if (opt_poll) {
1252                         for (i = 0; i < num_socks; i++)
1253                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1254                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1255                         if (ret <= 0)
1256                                 continue;
1257                 }
1258
1259                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1260                         rx_drop(xsks[i]);
1261
1262                 if (benchmark_done)
1263                         break;
1264         }
1265 }
1266
1267 static void tx_only(struct xsk_socket_info *xsk, u32 *frame_nb, int batch_size)
1268 {
1269         u32 idx;
1270         unsigned int i;
1271
1272         while (xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, batch_size, &idx) <
1273                                       batch_size) {
1274                 complete_tx_only(xsk, batch_size);
1275                 if (benchmark_done)
1276                         return;
1277         }
1278
1279         for (i = 0; i < batch_size; i++) {
1280                 struct xdp_desc *tx_desc = xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx,
1281                                                                   idx + i);
1282                 tx_desc->addr = (*frame_nb + i) * opt_xsk_frame_size;
1283                 tx_desc->len = PKT_SIZE;
1284         }
1285
1286         xsk_ring_prod__submit(&xsk->tx, batch_size);
1287         xsk->ring_stats.tx_npkts += batch_size;
1288         xsk->outstanding_tx += batch_size;
1289         *frame_nb += batch_size;
1290         *frame_nb %= NUM_FRAMES;
1291         complete_tx_only(xsk, batch_size);
1292 }
1293
1294 static inline int get_batch_size(int pkt_cnt)
1295 {
1296         if (!opt_pkt_count)
1297                 return opt_batch_size;
1298
1299         if (pkt_cnt + opt_batch_size <= opt_pkt_count)
1300                 return opt_batch_size;
1301
1302         return opt_pkt_count - pkt_cnt;
1303 }
1304
1305 static void complete_tx_only_all(void)
1306 {
1307         bool pending;
1308         int i;
1309
1310         do {
1311                 pending = false;
1312                 for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1313                         if (xsks[i]->outstanding_tx) {
1314                                 complete_tx_only(xsks[i], opt_batch_size);
1315                                 pending = !!xsks[i]->outstanding_tx;
1316                         }
1317                 }
1318         } while (pending);
1319 }
1320
1321 static void tx_only_all(void)
1322 {
1323         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1324         u32 frame_nb[MAX_SOCKS] = {};
1325         int pkt_cnt = 0;
1326         int i, ret;
1327
1328         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1329                 fds[0].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1330                 fds[0].events = POLLOUT;
1331         }
1332
1333         while ((opt_pkt_count && pkt_cnt < opt_pkt_count) || !opt_pkt_count) {
1334                 int batch_size = get_batch_size(pkt_cnt);
1335
1336                 if (opt_poll) {
1337                         for (i = 0; i < num_socks; i++)
1338                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1339                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1340                         if (ret <= 0)
1341                                 continue;
1342
1343                         if (!(fds[0].revents & POLLOUT))
1344                                 continue;
1345                 }
1346
1347                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1348                         tx_only(xsks[i], &frame_nb[i], batch_size);
1349
1350                 pkt_cnt += batch_size;
1351
1352                 if (benchmark_done)
1353                         break;
1354         }
1355
1356         if (opt_pkt_count)
1357                 complete_tx_only_all();
1358 }
1359
1360 static void l2fwd(struct xsk_socket_info *xsk)
1361 {
1362         unsigned int rcvd, i;
1363         u32 idx_rx = 0, idx_tx = 0;
1364         int ret;
1365
1366         complete_tx_l2fwd(xsk);
1367
1368         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->rx, opt_batch_size, &idx_rx);
1369         if (!rcvd) {
1370                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1371                         xsk->app_stats.rx_empty_polls++;
1372                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1373                 }
1374                 return;
1375         }
1376         xsk->ring_stats.rx_npkts += rcvd;
1377
1378         ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, rcvd, &idx_tx);
1379         while (ret != rcvd) {
1380                 if (ret < 0)
1381                         exit_with_error(-ret);
1382                 complete_tx_l2fwd(xsk);
1383                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->tx)) {
1384                         xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos++;
1385                         kick_tx(xsk);
1386                 }
1387                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, rcvd, &idx_tx);
1388         }
1389
1390         for (i = 0; i < rcvd; i++) {
1391                 u64 addr = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx)->addr;
1392                 u32 len = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx++)->len;
1393                 u64 orig = addr;
1394
1395                 addr = xsk_umem__add_offset_to_addr(addr);
1396                 char *pkt = xsk_umem__get_data(xsk->umem->buffer, addr);
1397
1398                 swap_mac_addresses(pkt);
1399
1400                 hex_dump(pkt, len, addr);
1401                 xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx, idx_tx)->addr = orig;
1402                 xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx, idx_tx++)->len = len;
1403         }
1404
1405         xsk_ring_prod__submit(&xsk->tx, rcvd);
1406         xsk_ring_cons__release(&xsk->rx, rcvd);
1407
1408         xsk->ring_stats.tx_npkts += rcvd;
1409         xsk->outstanding_tx += rcvd;
1410 }
1411
1412 static void l2fwd_all(void)
1413 {
1414         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1415         int i, ret;
1416
1417         for (;;) {
1418                 if (opt_poll) {
1419                         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1420                                 fds[i].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1421                                 fds[i].events = POLLOUT | POLLIN;
1422                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1423                         }
1424                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1425                         if (ret <= 0)
1426                                 continue;
1427                 }
1428
1429                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1430                         l2fwd(xsks[i]);
1431
1432                 if (benchmark_done)
1433                         break;
1434         }
1435 }
1436
1437 static void load_xdp_program(char **argv, struct bpf_object **obj)
1438 {
1439         struct bpf_prog_load_attr prog_load_attr = {
1440                 .prog_type      = BPF_PROG_TYPE_XDP,
1441         };
1442         char xdp_filename[256];
1443         int prog_fd;
1444
1445         snprintf(xdp_filename, sizeof(xdp_filename), "%s_kern.o", argv[0]);
1446         prog_load_attr.file = xdp_filename;
1447
1448         if (bpf_prog_load_xattr(&prog_load_attr, obj, &prog_fd))
1449                 exit(EXIT_FAILURE);
1450         if (prog_fd < 0) {
1451                 fprintf(stderr, "ERROR: no program found: %s\n",
1452                         strerror(prog_fd));
1453                 exit(EXIT_FAILURE);
1454         }
1455
1456         if (bpf_set_link_xdp_fd(opt_ifindex, prog_fd, opt_xdp_flags) < 0) {
1457                 fprintf(stderr, "ERROR: link set xdp fd failed\n");
1458                 exit(EXIT_FAILURE);
1459         }
1460 }
1461
1462 static void enter_xsks_into_map(struct bpf_object *obj)
1463 {
1464         struct bpf_map *map;
1465         int i, xsks_map;
1466
1467         map = bpf_object__find_map_by_name(obj, "xsks_map");
1468         xsks_map = bpf_map__fd(map);
1469         if (xsks_map < 0) {
1470                 fprintf(stderr, "ERROR: no xsks map found: %s\n",
1471                         strerror(xsks_map));
1472                         exit(EXIT_FAILURE);
1473         }
1474
1475         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1476                 int fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1477                 int key, ret;
1478
1479                 key = i;
1480                 ret = bpf_map_update_elem(xsks_map, &key, &fd, 0);
1481                 if (ret) {
1482                         fprintf(stderr, "ERROR: bpf_map_update_elem %d\n", i);
1483                         exit(EXIT_FAILURE);
1484                 }
1485         }
1486 }
1487
1488 static void apply_setsockopt(struct xsk_socket_info *xsk)
1489 {
1490         int sock_opt;
1491
1492         if (!opt_busy_poll)
1493                 return;
1494
1495         sock_opt = 1;
1496         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_PREFER_BUSY_POLL,
1497                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1498                 exit_with_error(errno);
1499
1500         sock_opt = 20;
1501         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_BUSY_POLL,
1502                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1503                 exit_with_error(errno);
1504
1505         sock_opt = opt_batch_size;
1506         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_BUSY_POLL_BUDGET,
1507                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1508                 exit_with_error(errno);
1509 }
1510
1511 static int recv_xsks_map_fd_from_ctrl_node(int sock, int *_fd)
1512 {
1513         char cms[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
1514         struct cmsghdr *cmsg;
1515         struct msghdr msg;
1516         struct iovec iov;
1517         int value;
1518         int len;
1519
1520         iov.iov_base = &value;
1521         iov.iov_len = sizeof(int);
1522
1523         msg.msg_name = 0;
1524         msg.msg_namelen = 0;
1525         msg.msg_iov = &iov;
1526         msg.msg_iovlen = 1;
1527         msg.msg_flags = 0;
1528         msg.msg_control = (caddr_t)cms;
1529         msg.msg_controllen = sizeof(cms);
1530
1531         len = recvmsg(sock, &msg, 0);
1532
1533         if (len < 0) {
1534                 fprintf(stderr, "Recvmsg failed length incorrect.\n");
1535                 return -EINVAL;
1536         }
1537
1538         if (len == 0) {
1539                 fprintf(stderr, "Recvmsg failed no data\n");
1540                 return -EINVAL;
1541         }
1542
1543         cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
1544         *_fd = *(int *)CMSG_DATA(cmsg);
1545
1546         return 0;
1547 }
1548
1549 static int
1550 recv_xsks_map_fd(int *xsks_map_fd)
1551 {
1552         struct sockaddr_un server;
1553         int err;
1554
1555         sock = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
1556         if (sock < 0) {
1557                 fprintf(stderr, "Error opening socket stream: %s", strerror(errno));
1558                 return errno;
1559         }
1560
1561         server.sun_family = AF_UNIX;
1562         strcpy(server.sun_path, SOCKET_NAME);
1563
1564         if (connect(sock, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr_un)) < 0) {
1565                 close(sock);
1566                 fprintf(stderr, "Error connecting stream socket: %s", strerror(errno));
1567                 return errno;
1568         }
1569
1570         err = recv_xsks_map_fd_from_ctrl_node(sock, xsks_map_fd);
1571         if (err) {
1572                 fprintf(stderr, "Error %d receiving fd\n", err);
1573                 return err;
1574         }
1575         return 0;
1576 }
1577
1578 int main(int argc, char **argv)
1579 {
1580         struct __user_cap_header_struct hdr = { _LINUX_CAPABILITY_VERSION_3, 0 };
1581         struct __user_cap_data_struct data[2] = { { 0 } };
1582         struct rlimit r = {RLIM_INFINITY, RLIM_INFINITY};
1583         bool rx = false, tx = false;
1584         struct xsk_umem_info *umem;
1585         struct bpf_object *obj;
1586         int xsks_map_fd = 0;
1587         pthread_t pt;
1588         int i, ret;
1589         void *bufs;
1590
1591         parse_command_line(argc, argv);
1592
1593         if (opt_reduced_cap) {
1594                 if (capget(&hdr, data)  < 0)
1595                         fprintf(stderr, "Error getting capabilities\n");
1596
1597                 data->effective &= CAP_TO_MASK(CAP_NET_RAW);
1598                 data->permitted &= CAP_TO_MASK(CAP_NET_RAW);
1599
1600                 if (capset(&hdr, data) < 0)
1601                         fprintf(stderr, "Setting capabilities failed\n");
1602
1603                 if (capget(&hdr, data)  < 0) {
1604                         fprintf(stderr, "Error getting capabilities\n");
1605                 } else {
1606                         fprintf(stderr, "Capabilities EFF %x Caps INH %x Caps Per %x\n",
1607                                 data[0].effective, data[0].inheritable, data[0].permitted);
1608                         fprintf(stderr, "Capabilities EFF %x Caps INH %x Caps Per %x\n",
1609                                 data[1].effective, data[1].inheritable, data[1].permitted);
1610                 }
1611         } else {
1612                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &r)) {
1613                         fprintf(stderr, "ERROR: setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK) \"%s\"\n",
1614                                 strerror(errno));
1615                         exit(EXIT_FAILURE);
1616                 }
1617
1618                 if (opt_num_xsks > 1)
1619                         load_xdp_program(argv, &obj);
1620         }
1621
1622         /* Reserve memory for the umem. Use hugepages if unaligned chunk mode */
1623         bufs = mmap(NULL, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size,
1624                     PROT_READ | PROT_WRITE,
1625                     MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | opt_mmap_flags, -1, 0);
1626         if (bufs == MAP_FAILED) {
1627                 printf("ERROR: mmap failed\n");
1628                 exit(EXIT_FAILURE);
1629         }
1630
1631         /* Create sockets... */
1632         umem = xsk_configure_umem(bufs, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size);
1633         if (opt_bench == BENCH_RXDROP || opt_bench == BENCH_L2FWD) {
1634                 rx = true;
1635                 xsk_populate_fill_ring(umem);
1636         }
1637         if (opt_bench == BENCH_L2FWD || opt_bench == BENCH_TXONLY)
1638                 tx = true;
1639         for (i = 0; i < opt_num_xsks; i++)
1640                 xsks[num_socks++] = xsk_configure_socket(umem, rx, tx);
1641
1642         for (i = 0; i < opt_num_xsks; i++)
1643                 apply_setsockopt(xsks[i]);
1644
1645         if (opt_bench == BENCH_TXONLY) {
1646                 gen_eth_hdr_data();
1647
1648                 for (i = 0; i < NUM_FRAMES; i++)
1649                         gen_eth_frame(umem, i * opt_xsk_frame_size);
1650         }
1651
1652         if (opt_num_xsks > 1 && opt_bench != BENCH_TXONLY)
1653                 enter_xsks_into_map(obj);
1654
1655         if (opt_reduced_cap) {
1656                 ret = recv_xsks_map_fd(&xsks_map_fd);
1657                 if (ret) {
1658                         fprintf(stderr, "Error %d receiving xsks_map_fd\n", ret);
1659                         exit_with_error(ret);
1660                 }
1661                 if (xsks[0]->xsk) {
1662                         ret = xsk_socket__update_xskmap(xsks[0]->xsk, xsks_map_fd);
1663                         if (ret) {
1664                                 fprintf(stderr, "Update of BPF map failed(%d)\n", ret);
1665                                 exit_with_error(ret);
1666                         }
1667                 }
1668         }
1669
1670         signal(SIGINT, int_exit);
1671         signal(SIGTERM, int_exit);
1672         signal(SIGABRT, int_exit);
1673
1674         setlocale(LC_ALL, "");
1675
1676         prev_time = get_nsecs();
1677         start_time = prev_time;
1678
1679         if (!opt_quiet) {
1680                 ret = pthread_create(&pt, NULL, poller, NULL);
1681                 if (ret)
1682                         exit_with_error(ret);
1683         }
1684
1685
1686         if (opt_bench == BENCH_RXDROP)
1687                 rx_drop_all();
1688         else if (opt_bench == BENCH_TXONLY)
1689                 tx_only_all();
1690         else
1691                 l2fwd_all();
1692
1693         benchmark_done = true;
1694
1695         if (!opt_quiet)
1696                 pthread_join(pt, NULL);
1697
1698         xdpsock_cleanup();
1699
1700         munmap(bufs, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size);
1701
1702         return 0;
1703 }