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一. XDP Socket 示例解析
源码参见：https://github.com/xdp-projec…
该示例演示了如何通过 BPF 将网络数据包从 XDP Hook 点旁路到用户态的 XDP Socket，解析过程中为突出重点，将只关注重点代码段，一些函数会被精简，比方：错误处理等
二. BPF 程序 af_xdp_kern.c
BPF 程序是运行在内核态的一段代码，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：定义了一个BPF_MAP_TYPE_XSKMAP类型的映射表，当采纳 SEC(“maps”)形式来显示定义时，将在生成的 bpf 指标文件的 ELF 格局中看到相干形容，当 BPF 程序被加载到内核时，会主动创立名为“xsks_map”的描述符，用户态可通过查找“xsks_map”来获取该 map 的描述符，这样用户态和内核 BPF 程序就能够独特拜访该 maptype = BPF_MAP_TYPE_XSKMAP：指定该 map 的类型，它与 bpf_redirect_map() 联合应用以将收到的帧传递到指定套接字key_size = sizeof(int)，value_size = sizeof(int)：指定 key，value 长度- 针对以上 key，value 须要阐明一下：对于
BPF_MAP_TYPE_XSKMAP类型的 map，value 必须是 XDP socket 描述符，key 必须是 int 类型，起因在于 bpf_redirect_map()的第二个参数，参见上面 2.10 max_entries = 64：指定 map 最多存储 64 个元素SEC("xdp_sock")：指定 prog 函数符号，应用层可通过查找 ”xdp_sock” 加载该 prog，并绑定到指定网卡int xdp_sock_prog(struct xdp_md *ctx)：当网卡收到数据包时，会在 xdp hook 点调用该函数int index = ctx->rx_queue_index：获取该数据包来自网卡到哪个 rx 队列 ID，ctx 有许多成员，比方：网卡 ID，数据帧等等if (bpf_map_lookup_elem(&xsks_map, &index))：判断 xsks_map 是否存在 key 为 index（即 rx 队列号）的数据，留神，这里实际上就是判断该网卡是否绑定了 xdp Socket-
-
bpf_redirect_map(&xsks_map, index, 0)：bpf_redirect_map函数作用就是重定向，比方：将数据重定向到某个网卡，CPU，Socket 等等；当bpf_redirect_map函数的第一个参数的 map 类型为BPF_MAP_TYPE_XSKMAP时，则示意将数据重定向到 XDP Scoketbpf_redirect_map（）会查找参数 1 即 xsks_map 中 key 为 index 的 value 是否存在，若存在，则查看 value 是否是一个 XDP Scoket，并且是否绑定到了该网卡（能够绑定到任意无效队列）
-
综合以上，该 bpf 程序实现的性能就是：将收到的数据包重定向到 xsks_map 中指定的 XDP Socket
三. 用户态程序 af_xdp_user.c
该程序实现 bpf 加载到网卡，创立 XDP Scoket 并绑定到网卡的指定队列，并通过 XDP Scoket 收发数据，这里仅剖析 xXDP Scoket 相干局部
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): 加载 bpf 程序，并绑定到网卡map = bpf_object__find_map_by_name(bpf_obj, "xsks_map")：查找 bpf 程序内定义的 xsks_mapumem = configure_xsk_umem(packet_buffer, packet_buffer_size)：为 XDP Scoket 筹备 UMEMxsk_configure_socket()通过调用 bpf helper 函数 xsk_socket__create（）创立 XDP Scoket 并绑定到 cfg->ifname 网卡的 cfg->xsk_if_queue 队列，默认状况下将该【cfg->xsk_if_queue，xsk_info->xsk fd】增加到 xsks_map, 这样 bpf 程序就能够重定向到该 XDP Scoket（参见 2.9, 2.10), 除非指定 XSK_LIBBPF_FLAGS__INHIBIT_PROG_LOAD 标记
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);
}
}- XDP Scoket 也是一个文件描述符，因而能够通过 poll/epoll/select 来期待 IO 事件，须要阐明的是：收 / 发的数据包是原始的以太网帧，因而在包解决上要麻烦一些
四. 总结
- 以上简略剖析了 bpf 程序如何将数据重定向到用户态程序，通过 xsks_map 来实现 bpf 与用户态程序的交互；
- 须要阐明的是，这些剖析仅是梳理了浅层次的代码，实际上 BPF 是如何将数据读写到 XDP Scoket 收发缓冲区的呢？其实是通过创立共享内存并关联 XDP Scoket 的 rx_ring，tx_ring，以及 umem 来实现的，后续持续剖析
- bpf 程序通常都非常简单，简单的是用户态程序，此外，BPF 有十分多的技术细节，限于篇幅及主题不在此开展。
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