dpdk课程学习之练习笔记一(接收,发送,arp,icmp功能测试)

不去手动做练习实践,就总有一种无从下手的感觉,先按照老师的已有的源码,把场景,现象运行起来。

工作太忙,抽时间学习,本文更趋向于笔记,整理思路,为下一步做准备。

0:准备环境并启动,使用dpdk接管其中一个网卡。

ubuntu虚拟机环境配置多队列网卡,安装dpdk。

在环境已经配置ok的前提下,每次重启环境后需要重新配置环境变量,并且绑定网卡。

export RTE_SDK=/home/hlp/dpdk/dpdk-stable-19.08.2
export RTE_TARGET=x86_64-native-linux-gcc

ifconfig    #注意保存要绑定的网卡的ip和mac地址,理解是mac地址比较重要
#这里我dpdk要绑定eth0网卡,其对应的ip和mac为  192.168.50.59和00-0c-29-4d-f0-d3
sudo ifconfig eth0 down  #关闭要绑定的网卡

./usertools/dpdk-setup.sh #通过脚本绑定网卡,使dpdk接管网卡数据。 这里用49

1:测试dpdk接管网卡数据,测试对udp数据的接收。

1:描述预计准备

通过第0步,dpdk已经接管了网卡,个人理解是这里与mac地址。==》dpdk接管网卡

获取老师提供的已有的基于dpdk实现的测试接收功能的demo代码。==》准备demo

demo实现原理 ==》通过dpdk提供的接口获取到网卡数据,对数据进行过滤,观察udp数据

参考dpdk examples目录,用makefile进行编译。 ===》编译测试代码,使用make命令

查看生成的可执行文件,目录如下:

root@ubuntu:/home/hlp/dpdk/dpdk-stable-19.08.2/examples/01_recv# tree
├── build					#这个目录都是编译生成的相关文件
│   ├── app
│   │   ├── dpdk_recv
│   │   └── dpdk_recv.map
│   ├── dpdk_recv			#生成的可执行文件
│   ├── dpdk_recv.map
│   ├── _install
│   ├── _postbuild
│   ├── _postinstall
│   ├── _preinstall
│   └── recv.o
├── Makefile				#编译makefile配置文件
└── recv.c					#我们的demo代码

2 directories, 12 files

运行测试进行查看,

===》网卡接收到的数据过多

===》使用测试代码对接收到数据进行过滤,解析udp的相关数据,通过打印观察现象,

===》运行测试demo,使用串口调试工具模拟udp的发送,观察demo打印信息。

2:正确测试结果如下:

1:测试demo运行如下:

root@ubuntu:/home/hlp/dpdk/dpdk-stable-19.08.2/examples/01_recv# ./build/dpdk_recv 
EAL: Detected 8 lcore(s)
EAL: Detected 1 NUMA nodes
EAL: Multi-process socket /var/run/dpdk/rte/mp_socket
EAL: Selected IOVA mode 'PA'
EAL: No available hugepages reported in hugepages-1048576kB
EAL: Probing VFIO support...
EAL: VFIO support initialized
EAL: PCI device 0000:02:06.0 on NUMA socket -1
EAL:   Invalid NUMA socket, default to 0
EAL:   probe driver: 8086:100f net_e1000_em
EAL: PCI device 0000:03:00.0 on NUMA socket -1
EAL:   Invalid NUMA socket, default to 0
EAL:   probe driver: 15ad:7b0 net_vmxnet3

2:启动网络调试助手进行数据发送测试:==》中间可能有发送不成功,下文分析
在这里插入图片描述

描述:

====》从图中可以看到,测试发送后,基于dpdk实现的测试demo运行ok

====》demo可以正常接收到我们的数据,并正常分析出我们的报文中的原ip,目的ip,以及发送内容

遗留问题:

====》 这里的端口打印可能有问题,后期通过自己实现解决

====》这里除了接收我们的消息外,还会接收到相关其他的udp数据,为什么?

3:测试中流程分析:

我的测试场景是:使用物理机+虚拟机(linux环境进行测试)

在物理机上用串口模拟工具下发,目标ip填写的是上文保存的dpdk 绑定网卡前的ip,端口随机。

使用串口工具进行测试时,会发现必然无法发送成功的场景,这是因为这里的发送ip没有找到对应的arp表。

分析:

===》要想在物理机发送给虚拟机的链路ok,需要arp表的支持。

===》ip其实是可变的,mac地址(唯一)是寻址的关键,需要配置arp表。

===》配置arp表需要关注,arp -a查出的arp表是多个接口有对应关系,需要配置arp表在对应的接口上。

配置arp表的相关命令如下:

#注意  这里一定要保存对dpdk绑定的网卡的mac地址
# 查看arp 表 
arp -a
#使用arp命令进行添加 ==》还是不生效,没添加在对应接口中
arp -s 192.168.50.59 00-0c-29-4d-f0-d3
arp -d 192.168.50.59 

#使用netsh进行arp的绑定
#1:找到 网线或者网卡对应的idx 
netsh i i show in
#2: 绑定网卡和解绑命令(这里使用有线网或者以太网) 16是查找到的网卡对应的idx值
netsh -c i i add neighbors 16 192.168.50.59 00-0c-29-4d-f0-d3
#配置后可以通过arp -a查看,发现多了一个静态arp
#192.168.50.59         00-0c-29-85-2e-88     静态
netsh  i i delete neighbors 16

3:基于dpdk实现通过网卡发送数据。

3.1:思路描述

在dpdk 接管网卡数据,解析udp数据的基础上,实现udp数据的回复发送。

通过dpdk相关接口,初始化时要获取到dpdk绑定的本端网卡的mac地址

需要根据获取到的udp的数据报,按照ethhdr协议栈,ip协议栈,udp协议栈依次解析,获取原端口,目的端口,原ip,目的ip,来源数据的mac地址等必要数据

根据相关协议栈规则,构造附后udp报文的结构的数据 eth头,ip头,udp头+body数据的结构进行发送。

3.2:测试

这里直接用老师的demo,02_send.c,编译和运行同上。

参考上文,同样需要手动配置绑定arp,使通路可以识别。

观察:串口通信工具能正常接收到dpdk回复的原数据。
在这里插入图片描述

4:实现arp的探测回复功能。

每一次测试时,都需要手动配置arp才能使链路通,需要arp功能支持。

arp业务处理有三个点:

===》1:收到arp探测报文,对探测报文的回复(arp response)

===》2:广播发送arp探测报文(arp request)

===》3:arp表的保存

arp主要实现和获取了网络ip和mac地址的对应映射,是局域网网络互通的关键。

4.1 arp描述及demo梳理

dpdk可以接管网卡接收到的所有数据。

对数据进行解析,过滤arp报文,根据协议类型(0x0806)。

对所有的arp报文进行解析(根据本机ip),因为会收到局域网所有节点的arp探测报文。

已经过滤出是本机ip对应探测的arp报文,根据arp协议(eth头+arp头),构造arp报文进行发送

4.2 测试demo的操作及运行

获取老师提供的arp.c文件,修改文件中设定的本机ip。

删除测试物理机上已经配置的arp映射关系(netsh i i delete neighbors 16)。

编译并进行运行测试。

===》在没有对物理机arp表做dpdk绑定的网卡映射信息前提下,使用串口工具进行udp发送测试

===》启动后发现,可以收到并过滤出局域网多个环境发来的arp探测请求

===》使用串口工具进行udp发送测试,观察到现象

#1: 使用arp -a查物理机arp表,新增了dpdk接收网卡对应mac的一条信息
  192.168.50.59         00-0c-29-4d-f0-d3     动态
#2: 不用手动配置arp  上文udp的发送和接收都正常。

理解:在发送udp/tcp等数据前,会查看对应的arp缓存表,如果没有找到映射信息,会先发arp探测报文。

现象:可以尝试观察日志/抓包,针对物理机给dpdk发送udp数据的场景,分析这里arp 探测报文的发送时机。(物理机可以抓包查看,dpdk测试机可以通过日志查看,应该是在接收udp报文前有一个物理机ip的arp探测报文)

5:icmp协议报文的实现

5.1:概述

icmp协议是ip层的附属协议,

ICMP 相当于网络世界的侦察兵。常用的有两种类型,主动探查的查询报文和异常报告的差错报文。

ping 命令使用查询报文,Traceroute 命令使用差错报文。

这里实现基础的ping命令的功能,

5.2:测试

1:获取已有的测试demo,同上,修改源码中设定本机的ip值,获取网卡mac地址与该ip绑定,提供arp支持(这里的ip设置要注意,注意和测试机同一网段)。

2:对网卡接收到的报文,根据ip头部协议类型解析提取icmp相关的报文,根据icmp协议头部类型,提取为ping命令对应报文,解析后获取必要信息构造icmp报文进行回复。

3:运行该demo的情况下,在测试机器上运行ping 网卡配置的ip,观察返回报文以及我们的运行日志。

5.3:测试结果

可以看到,在没有启动测试代码前,无法ping通,启动后,已经实现ping命令功能,日志上可以看到一些日志:
在这里插入图片描述

下一步计划:架构设计,基于dpdk,采用ringbuffer和多线程,实现udp/tcp协议栈报文相关,(实现udp/tcp协议栈,貌似前提要支持arp表的支持)。

参考课程链接:https://ke.qq.com/course/417774?flowToken=1040954

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