samples/bpf/xdpsock_user.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /* Copyright(c) 2017 - 2018 Intel Corporation. */
   3
   4 #include <asm/barrier.h>
   5 #include <errno.h>
   6 #include <getopt.h>
   7 #include <libgen.h>
   8 #include <linux/bpf.h>
   9 #include <linux/compiler.h>
  10 #include <linux/if_link.h>
  11 #include <linux/if_xdp.h>
  12 #include <linux/if_ether.h>
  13 #include <linux/ip.h>
  14 #include <linux/limits.h>
  15 #include <linux/udp.h>
  16 #include <arpa/inet.h>
  17 #include <locale.h>
  18 #include <net/ethernet.h>
  19 #include <net/if.h>
  20 #include <poll.h>
  21 #include <pthread.h>
  22 #include <signal.h>
  23 #include <stdbool.h>
  24 #include <stdio.h>
  25 #include <stdlib.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <sys/capability.h>
  28 #include <sys/mman.h>
  29 #include <sys/resource.h>
  30 #include <sys/socket.h>
  31 #include <sys/types.h>
  32 #include <sys/un.h>
  33 #include <time.h>
  34 #include <unistd.h>
  35
  36 #include <bpf/libbpf.h>
  37 #include <bpf/xsk.h>
  38 #include <bpf/bpf.h>
  39 #include "xdpsock.h"
  40
  41 #ifndef SOL_XDP
  42 #define SOL_XDP 283
  43 #endif
  44
  45 #ifndef AF_XDP
  46 #define AF_XDP 44
  47 #endif
  48
  49 #ifndef PF_XDP
  50 #define PF_XDP AF_XDP
  51 #endif
  52
  53 #define NUM_FRAMES (4 * 1024)
  54 #define MIN_PKT_SIZE 64
  55
  56 #define DEBUG_HEXDUMP 0
  57
  58 typedef __u64 u64;
  59 typedef __u32 u32;
  60 typedef __u16 u16;
  61 typedef __u8  u8;
  62
  63 static unsigned long prev_time;
  64
  65 enum benchmark_type {
  66         BENCH_RXDROP = 0,
  67         BENCH_TXONLY = 1,
  68         BENCH_L2FWD = 2,
  69 };
  70
  71 static enum benchmark_type opt_bench = BENCH_RXDROP;
  72 static u32 opt_xdp_flags = XDP_FLAGS_UPDATE_IF_NOEXIST;
  73 static const char *opt_if = "";
  74 static int opt_ifindex;
  75 static int opt_queue;
  76 static unsigned long opt_duration;
  77 static unsigned long start_time;
  78 static bool benchmark_done;
  79 static u32 opt_batch_size = 64;
  80 static int opt_pkt_count;
  81 static u16 opt_pkt_size = MIN_PKT_SIZE;
  82 static u32 opt_pkt_fill_pattern = 0x12345678;
  83 static bool opt_extra_stats;
  84 static bool opt_quiet;
  85 static bool opt_app_stats;
  86 static const char *opt_irq_str = "";
  87 static u32 irq_no;
  88 static int irqs_at_init = -1;
  89 static int opt_poll;
  90 static int opt_interval = 1;
  91 static u32 opt_xdp_bind_flags = XDP_USE_NEED_WAKEUP;
  92 static u32 opt_umem_flags;
  93 static int opt_unaligned_chunks;
  94 static int opt_mmap_flags;
  95 static int opt_xsk_frame_size = XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE;
  96 static int opt_timeout = 1000;
  97 static bool opt_need_wakeup = true;
  98 static u32 opt_num_xsks = 1;
  99 static u32 prog_id;
 100 static bool opt_busy_poll;
 101 static bool opt_reduced_cap;
 102
 103 struct xsk_ring_stats {
 104         unsigned long rx_npkts;
 105         unsigned long tx_npkts;
 106         unsigned long rx_dropped_npkts;
 107         unsigned long rx_invalid_npkts;
 108         unsigned long tx_invalid_npkts;
 109         unsigned long rx_full_npkts;
 110         unsigned long rx_fill_empty_npkts;
 111         unsigned long tx_empty_npkts;
 112         unsigned long prev_rx_npkts;
 113         unsigned long prev_tx_npkts;
 114         unsigned long prev_rx_dropped_npkts;
 115         unsigned long prev_rx_invalid_npkts;
 116         unsigned long prev_tx_invalid_npkts;
 117         unsigned long prev_rx_full_npkts;
 118         unsigned long prev_rx_fill_empty_npkts;
 119         unsigned long prev_tx_empty_npkts;
 120 };
 121
 122 struct xsk_driver_stats {
 123         unsigned long intrs;
 124         unsigned long prev_intrs;
 125 };
 126
 127 struct xsk_app_stats {
 128         unsigned long rx_empty_polls;
 129         unsigned long fill_fail_polls;
 130         unsigned long copy_tx_sendtos;
 131         unsigned long tx_wakeup_sendtos;
 132         unsigned long opt_polls;
 133         unsigned long prev_rx_empty_polls;
 134         unsigned long prev_fill_fail_polls;
 135         unsigned long prev_copy_tx_sendtos;
 136         unsigned long prev_tx_wakeup_sendtos;
 137         unsigned long prev_opt_polls;
 138 };
 139
 140 struct xsk_umem_info {
 141         struct xsk_ring_prod fq;
 142         struct xsk_ring_cons cq;
 143         struct xsk_umem *umem;
 144         void *buffer;
 145 };
 146
 147 struct xsk_socket_info {
 148         struct xsk_ring_cons rx;
 149         struct xsk_ring_prod tx;
 150         struct xsk_umem_info *umem;
 151         struct xsk_socket *xsk;
 152         struct xsk_ring_stats ring_stats;
 153         struct xsk_app_stats app_stats;
 154         struct xsk_driver_stats drv_stats;
 155         u32 outstanding_tx;
 156 };
 157
 158 static int num_socks;
 159 struct xsk_socket_info *xsks[MAX_SOCKS];
 160 int sock;
 161
 162 static unsigned long get_nsecs(void)
 163 {
 164         struct timespec ts;
 165
 166         clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
 167         return ts.tv_sec * 1000000000UL + ts.tv_nsec;
 168 }
 169
 170 static void print_benchmark(bool running)
 171 {
 172         const char *bench_str = "INVALID";
 173
 174         if (opt_bench == BENCH_RXDROP)
 175                 bench_str = "rxdrop";
 176         else if (opt_bench == BENCH_TXONLY)
 177                 bench_str = "txonly";
 178         else if (opt_bench == BENCH_L2FWD)
 179                 bench_str = "l2fwd";
 180
 181         printf("%s:%d %s ", opt_if, opt_queue, bench_str);
 182         if (opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_SKB_MODE)
 183                 printf("xdp-skb ");
 184         else if (opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_DRV_MODE)
 185                 printf("xdp-drv ");
 186         else
 187                 printf("        ");
 188
 189         if (opt_poll)
 190                 printf("poll() ");
 191
 192         if (running) {
 193                 printf("running...");
 194                 fflush(stdout);
 195         }
 196 }
 197
 198 static int xsk_get_xdp_stats(int fd, struct xsk_socket_info *xsk)
 199 {
 200         struct xdp_statistics stats;
 201         socklen_t optlen;
 202         int err;
 203
 204         optlen = sizeof(stats);
 205         err = getsockopt(fd, SOL_XDP, XDP_STATISTICS, &stats, &optlen);
 206         if (err)
 207                 return err;
 208
 209         if (optlen == sizeof(struct xdp_statistics)) {
 210                 xsk->ring_stats.rx_dropped_npkts = stats.rx_dropped;
 211                 xsk->ring_stats.rx_invalid_npkts = stats.rx_invalid_descs;
 212                 xsk->ring_stats.tx_invalid_npkts = stats.tx_invalid_descs;
 213                 xsk->ring_stats.rx_full_npkts = stats.rx_ring_full;
 214                 xsk->ring_stats.rx_fill_empty_npkts = stats.rx_fill_ring_empty_descs;
 215                 xsk->ring_stats.tx_empty_npkts = stats.tx_ring_empty_descs;
 216                 return 0;
 217         }
 218
 219         return -EINVAL;
 220 }
 221
 222 static void dump_app_stats(long dt)
 223 {
 224         int i;
 225
 226         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 227                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 228                 double rx_empty_polls_ps, fill_fail_polls_ps, copy_tx_sendtos_ps,
 229                                 tx_wakeup_sendtos_ps, opt_polls_ps;
 230
 231                 rx_empty_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls -
 232                                         xsks[i]->app_stats.prev_rx_empty_polls) * 1000000000. / dt;
 233                 fill_fail_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls -
 234                                         xsks[i]->app_stats.prev_fill_fail_polls) * 1000000000. / dt;
 235                 copy_tx_sendtos_ps = (xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos -
 236                                         xsks[i]->app_stats.prev_copy_tx_sendtos) * 1000000000. / dt;
 237                 tx_wakeup_sendtos_ps = (xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos -
 238                                         xsks[i]->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos)
 239                                                                                 * 1000000000. / dt;
 240                 opt_polls_ps = (xsks[i]->app_stats.opt_polls -
 241                                         xsks[i]->app_stats.prev_opt_polls) * 1000000000. / dt;
 242
 243                 printf("\n%-18s %-14s %-14s\n", "", "calls/s", "count");
 244                 printf(fmt, "rx empty polls", rx_empty_polls_ps, xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls);
 245                 printf(fmt, "fill fail polls", fill_fail_polls_ps,
 246                                                         xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls);
 247                 printf(fmt, "copy tx sendtos", copy_tx_sendtos_ps,
 248                                                         xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos);
 249                 printf(fmt, "tx wakeup sendtos", tx_wakeup_sendtos_ps,
 250                                                         xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos);
 251                 printf(fmt, "opt polls", opt_polls_ps, xsks[i]->app_stats.opt_polls);
 252
 253                 xsks[i]->app_stats.prev_rx_empty_polls = xsks[i]->app_stats.rx_empty_polls;
 254                 xsks[i]->app_stats.prev_fill_fail_polls = xsks[i]->app_stats.fill_fail_polls;
 255                 xsks[i]->app_stats.prev_copy_tx_sendtos = xsks[i]->app_stats.copy_tx_sendtos;
 256                 xsks[i]->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos = xsks[i]->app_stats.tx_wakeup_sendtos;
 257                 xsks[i]->app_stats.prev_opt_polls = xsks[i]->app_stats.opt_polls;
 258         }
 259 }
 260
 261 static bool get_interrupt_number(void)
 262 {
 263         FILE *f_int_proc;
 264         char line[4096];
 265         bool found = false;
 266
 267         f_int_proc = fopen("/proc/interrupts", "r");
 268         if (f_int_proc == NULL) {
 269                 printf("Failed to open /proc/interrupts.\n");
 270                 return found;
 271         }
 272
 273         while (!feof(f_int_proc) && !found) {
 274                 /* Make sure to read a full line at a time */
 275                 if (fgets(line, sizeof(line), f_int_proc) == NULL ||
 276                                 line[strlen(line) - 1] != '\n') {
 277                         printf("Error reading from interrupts file\n");
 278                         break;
 279                 }
 280
 281                 /* Extract interrupt number from line */
 282                 if (strstr(line, opt_irq_str) != NULL) {
 283                         irq_no = atoi(line);
 284                         found = true;
 285                         break;
 286                 }
 287         }
 288
 289         fclose(f_int_proc);
 290
 291         return found;
 292 }
 293
 294 static int get_irqs(void)
 295 {
 296         char count_path[PATH_MAX];
 297         int total_intrs = -1;
 298         FILE *f_count_proc;
 299         char line[4096];
 300
 301         snprintf(count_path, sizeof(count_path),
 302                 "/sys/kernel/irq/%i/per_cpu_count", irq_no);
 303         f_count_proc = fopen(count_path, "r");
 304         if (f_count_proc == NULL) {
 305                 printf("Failed to open %s\n", count_path);
 306                 return total_intrs;
 307         }
 308
 309         if (fgets(line, sizeof(line), f_count_proc) == NULL ||
 310                         line[strlen(line) - 1] != '\n') {
 311                 printf("Error reading from %s\n", count_path);
 312         } else {
 313                 static const char com[2] = ",";
 314                 char *token;
 315
 316                 total_intrs = 0;
 317                 token = strtok(line, com);
 318                 while (token != NULL) {
 319                         /* sum up interrupts across all cores */
 320                         total_intrs += atoi(token);
 321                         token = strtok(NULL, com);
 322                 }
 323         }
 324
 325         fclose(f_count_proc);
 326
 327         return total_intrs;
 328 }
 329
 330 static void dump_driver_stats(long dt)
 331 {
 332         int i;
 333
 334         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 335                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 336                 double intrs_ps;
 337                 int n_ints = get_irqs();
 338
 339                 if (n_ints < 0) {
 340                         printf("error getting intr info for intr %i\n", irq_no);
 341                         return;
 342                 }
 343                 xsks[i]->drv_stats.intrs = n_ints - irqs_at_init;
 344
 345                 intrs_ps = (xsks[i]->drv_stats.intrs - xsks[i]->drv_stats.prev_intrs) *
 346                          1000000000. / dt;
 347
 348                 printf("\n%-18s %-14s %-14s\n", "", "intrs/s", "count");
 349                 printf(fmt, "irqs", intrs_ps, xsks[i]->drv_stats.intrs);
 350
 351                 xsks[i]->drv_stats.prev_intrs = xsks[i]->drv_stats.intrs;
 352         }
 353 }
 354
 355 static void dump_stats(void)
 356 {
 357         unsigned long now = get_nsecs();
 358         long dt = now - prev_time;
 359         int i;
 360
 361         prev_time = now;
 362
 363         for (i = 0; i < num_socks && xsks[i]; i++) {
 364                 char *fmt = "%-18s %'-14.0f %'-14lu\n";
 365                 double rx_pps, tx_pps, dropped_pps, rx_invalid_pps, full_pps, fill_empty_pps,
 366                         tx_invalid_pps, tx_empty_pps;
 367
 368                 rx_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_npkts - xsks[i]->ring_stats.prev_rx_npkts) *
 369                          1000000000. / dt;
 370                 tx_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_npkts - xsks[i]->ring_stats.prev_tx_npkts) *
 371                          1000000000. / dt;
 372
 373                 printf("\n sock%d@", i);
 374                 print_benchmark(false);
 375                 printf("\n");
 376
 377                 printf("%-18s %-14s %-14s %-14.2f\n", "", "pps", "pkts",
 378                        dt / 1000000000.);
 379                 printf(fmt, "rx", rx_pps, xsks[i]->ring_stats.rx_npkts);
 380                 printf(fmt, "tx", tx_pps, xsks[i]->ring_stats.tx_npkts);
 381
 382                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_npkts = xsks[i]->ring_stats.rx_npkts;
 383                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_npkts = xsks[i]->ring_stats.tx_npkts;
 384
 385                 if (opt_extra_stats) {
 386                         if (!xsk_get_xdp_stats(xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk), xsks[i])) {
 387                                 dropped_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts -
 388                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_dropped_npkts) *
 389                                                         1000000000. / dt;
 390                                 rx_invalid_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts -
 391                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_invalid_npkts) *
 392                                                         1000000000. / dt;
 393                                 tx_invalid_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts -
 394                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_invalid_npkts) *
 395                                                         1000000000. / dt;
 396                                 full_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts -
 397                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_full_npkts) *
 398                                                         1000000000. / dt;
 399                                 fill_empty_pps = (xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts -
 400                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_fill_empty_npkts) *
 401                                                         1000000000. / dt;
 402                                 tx_empty_pps = (xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts -
 403                                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_empty_npkts) *
 404                                                         1000000000. / dt;
 405
 406                                 printf(fmt, "rx dropped", dropped_pps,
 407                                        xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts);
 408                                 printf(fmt, "rx invalid", rx_invalid_pps,
 409                                        xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts);
 410                                 printf(fmt, "tx invalid", tx_invalid_pps,
 411                                        xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts);
 412                                 printf(fmt, "rx queue full", full_pps,
 413                                        xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts);
 414                                 printf(fmt, "fill ring empty", fill_empty_pps,
 415                                        xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts);
 416                                 printf(fmt, "tx ring empty", tx_empty_pps,
 417                                        xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts);
 418
 419                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_dropped_npkts =
 420                                         xsks[i]->ring_stats.rx_dropped_npkts;
 421                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_invalid_npkts =
 422                                         xsks[i]->ring_stats.rx_invalid_npkts;
 423                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_invalid_npkts =
 424                                         xsks[i]->ring_stats.tx_invalid_npkts;
 425                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_full_npkts =
 426                                         xsks[i]->ring_stats.rx_full_npkts;
 427                                 xsks[i]->ring_stats.prev_rx_fill_empty_npkts =
 428                                         xsks[i]->ring_stats.rx_fill_empty_npkts;
 429                                 xsks[i]->ring_stats.prev_tx_empty_npkts =
 430                                         xsks[i]->ring_stats.tx_empty_npkts;
 431                         } else {
 432                                 printf("%-15s\n", "Error retrieving extra stats");
 433                         }
 434                 }
 435         }
 436
 437         if (opt_app_stats)
 438                 dump_app_stats(dt);
 439         if (irq_no)
 440                 dump_driver_stats(dt);
 441 }
 442
 443 static bool is_benchmark_done(void)
 444 {
 445         if (opt_duration > 0) {
 446                 unsigned long dt = (get_nsecs() - start_time);
 447
 448                 if (dt >= opt_duration)
 449                         benchmark_done = true;
 450         }
 451         return benchmark_done;
 452 }
 453
 454 static void *poller(void *arg)
 455 {
 456         (void)arg;
 457         while (!is_benchmark_done()) {
 458                 sleep(opt_interval);
 459                 dump_stats();
 460         }
 461
 462         return NULL;
 463 }
 464
 465 static void remove_xdp_program(void)
 466 {
 467         u32 curr_prog_id = 0;
 468
 469         if (bpf_get_link_xdp_id(opt_ifindex, &curr_prog_id, opt_xdp_flags)) {
 470                 printf("bpf_get_link_xdp_id failed\n");
 471                 exit(EXIT_FAILURE);
 472         }
 473
 474         if (prog_id == curr_prog_id)
 475                 bpf_set_link_xdp_fd(opt_ifindex, -1, opt_xdp_flags);
 476         else if (!curr_prog_id)
 477                 printf("couldn't find a prog id on a given interface\n");
 478         else
 479                 printf("program on interface changed, not removing\n");
 480 }
 481
 482 static void int_exit(int sig)
 483 {
 484         benchmark_done = true;
 485 }
 486
 487 static void __exit_with_error(int error, const char *file, const char *func,
 488                               int line)
 489 {
 490         fprintf(stderr, "%s:%s:%i: errno: %d/\"%s\"\n", file, func,
 491                 line, error, strerror(error));
 492
 493         if (opt_num_xsks > 1)
 494                 remove_xdp_program();
 495         exit(EXIT_FAILURE);
 496 }
 497
 498 #define exit_with_error(error) __exit_with_error(error, __FILE__, __func__, __LINE__)
 499
 500 static void xdpsock_cleanup(void)
 501 {
 502         struct xsk_umem *umem = xsks[0]->umem->umem;
 503         int i, cmd = CLOSE_CONN;
 504
 505         dump_stats();
 506         for (i = 0; i < num_socks; i++)
 507                 xsk_socket__delete(xsks[i]->xsk);
 508         (void)xsk_umem__delete(umem);
 509
 510         if (opt_reduced_cap) {
 511                 if (write(sock, &cmd, sizeof(int)) < 0)
 512                         exit_with_error(errno);
 513         }
 514
 515         if (opt_num_xsks > 1)
 516                 remove_xdp_program();
 517 }
 518
 519 static void swap_mac_addresses(void *data)
 520 {
 521         struct ether_header *eth = (struct ether_header *)data;
 522         struct ether_addr *src_addr = (struct ether_addr *)&eth->ether_shost;
 523         struct ether_addr *dst_addr = (struct ether_addr *)&eth->ether_dhost;
 524         struct ether_addr tmp;
 525
 526         tmp = *src_addr;
 527         *src_addr = *dst_addr;
 528         *dst_addr = tmp;
 529 }
 530
 531 static void hex_dump(void *pkt, size_t length, u64 addr)
 532 {
 533         const unsigned char *address = (unsigned char *)pkt;
 534         const unsigned char *line = address;
 535         size_t line_size = 32;
 536         unsigned char c;
 537         char buf[32];
 538         int i = 0;
 539
 540         if (!DEBUG_HEXDUMP)
 541                 return;
 542
 543         sprintf(buf, "addr=%llu", addr);
 544         printf("length = %zu\n", length);
 545         printf("%s | ", buf);
 546         while (length-- > 0) {
 547                 printf("%02X ", *address++);
 548                 if (!(++i % line_size) || (length == 0 && i % line_size)) {
 549                         if (length == 0) {
 550                                 while (i++ % line_size)
 551                                         printf("__ ");
 552                         }
 553                         printf(" | ");  /* right close */
 554                         while (line < address) {
 555                                 c = *line++;
 556                                 printf("%c", (c < 33 || c == 255) ? 0x2E : c);
 557                         }
 558                         printf("\n");
 559                         if (length > 0)
 560                                 printf("%s | ", buf);
 561                 }
 562         }
 563         printf("\n");
 564 }
 565
 566 static void *memset32_htonl(void *dest, u32 val, u32 size)
 567 {
 568         u32 *ptr = (u32 *)dest;
 569         int i;
 570
 571         val = htonl(val);
 572
 573         for (i = 0; i < (size & (~0x3)); i += 4)
 574                 ptr[i >> 2] = val;
 575
 576         for (; i < size; i++)
 577                 ((char *)dest)[i] = ((char *)&val)[i & 3];
 578
 579         return dest;
 580 }
 581
 582 /*
 583  * This function code has been taken from
 584  * Linux kernel lib/checksum.c
 585  */
 586 static inline unsigned short from32to16(unsigned int x)
 587 {
 588         /* add up 16-bit and 16-bit for 16+c bit */
 589         x = (x & 0xffff) + (x >> 16);
 590         /* add up carry.. */
 591         x = (x & 0xffff) + (x >> 16);
 592         return x;
 593 }
 594
 595 /*
 596  * This function code has been taken from
 597  * Linux kernel lib/checksum.c
 598  */
 599 static unsigned int do_csum(const unsigned char *buff, int len)
 600 {
 601         unsigned int result = 0;
 602         int odd;
 603
 604         if (len <= 0)
 605                 goto out;
 606         odd = 1 & (unsigned long)buff;
 607         if (odd) {
 608 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 609                 result += (*buff << 8);
 610 #else
 611                 result = *buff;
 612 #endif
 613                 len--;
 614                 buff++;
 615         }
 616         if (len >= 2) {
 617                 if (2 & (unsigned long)buff) {
 618                         result += *(unsigned short *)buff;
 619                         len -= 2;
 620                         buff += 2;
 621                 }
 622                 if (len >= 4) {
 623                         const unsigned char *end = buff +
 624                                                    ((unsigned int)len & ~3);
 625                         unsigned int carry = 0;
 626
 627                         do {
 628                                 unsigned int w = *(unsigned int *)buff;
 629
 630                                 buff += 4;
 631                                 result += carry;
 632                                 result += w;
 633                                 carry = (w > result);
 634                         } while (buff < end);
 635                         result += carry;
 636                         result = (result & 0xffff) + (result >> 16);
 637                 }
 638                 if (len & 2) {
 639                         result += *(unsigned short *)buff;
 640                         buff += 2;
 641                 }
 642         }
 643         if (len & 1)
 644 #ifdef __LITTLE_ENDIAN
 645                 result += *buff;
 646 #else
 647                 result += (*buff << 8);
 648 #endif
 649         result = from32to16(result);
 650         if (odd)
 651                 result = ((result >> 8) & 0xff) | ((result & 0xff) << 8);
 652 out:
 653         return result;
 654 }
 655
 656 __sum16 ip_fast_csum(const void *iph, unsigned int ihl);
 657
 658 /*
 659  *      This is a version of ip_compute_csum() optimized for IP headers,
 660  *      which always checksum on 4 octet boundaries.
 661  *      This function code has been taken from
 662  *      Linux kernel lib/checksum.c
 663  */
 664 __sum16 ip_fast_csum(const void *iph, unsigned int ihl)
 665 {
 666         return (__force __sum16)~do_csum(iph, ihl * 4);
 667 }
 668
 669 /*
 670  * Fold a partial checksum
 671  * This function code has been taken from
 672  * Linux kernel include/asm-generic/checksum.h
 673  */
 674 static inline __sum16 csum_fold(__wsum csum)
 675 {
 676         u32 sum = (__force u32)csum;
 677
 678         sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 679         sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 680         return (__force __sum16)~sum;
 681 }
 682
 683 /*
 684  * This function code has been taken from
 685  * Linux kernel lib/checksum.c
 686  */
 687 static inline u32 from64to32(u64 x)
 688 {
 689         /* add up 32-bit and 32-bit for 32+c bit */
 690         x = (x & 0xffffffff) + (x >> 32);
 691         /* add up carry.. */
 692         x = (x & 0xffffffff) + (x >> 32);
 693         return (u32)x;
 694 }
 695
 696 __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr,
 697                           __u32 len, __u8 proto, __wsum sum);
 698
 699 /*
 700  * This function code has been taken from
 701  * Linux kernel lib/checksum.c
 702  */
 703 __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr,
 704                           __u32 len, __u8 proto, __wsum sum)
 705 {
 706         unsigned long long s = (__force u32)sum;
 707
 708         s += (__force u32)saddr;
 709         s += (__force u32)daddr;
 710 #ifdef __BIG_ENDIAN__
 711         s += proto + len;
 712 #else
 713         s += (proto + len) << 8;
 714 #endif
 715         return (__force __wsum)from64to32(s);
 716 }
 717
 718 /*
 719  * This function has been taken from
 720  * Linux kernel include/asm-generic/checksum.h
 721  */
 722 static inline __sum16
 723 csum_tcpudp_magic(__be32 saddr, __be32 daddr, __u32 len,
 724                   __u8 proto, __wsum sum)
 725 {
 726         return csum_fold(csum_tcpudp_nofold(saddr, daddr, len, proto, sum));
 727 }
 728
 729 static inline u16 udp_csum(u32 saddr, u32 daddr, u32 len,
 730                            u8 proto, u16 *udp_pkt)
 731 {
 732         u32 csum = 0;
 733         u32 cnt = 0;
 734
 735         /* udp hdr and data */
 736         for (; cnt < len; cnt += 2)
 737                 csum += udp_pkt[cnt >> 1];
 738
 739         return csum_tcpudp_magic(saddr, daddr, len, proto, csum);
 740 }
 741
 742 #define ETH_FCS_SIZE 4
 743
 744 #define PKT_HDR_SIZE (sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr) + \
 745                       sizeof(struct udphdr))
 746
 747 #define PKT_SIZE                (opt_pkt_size - ETH_FCS_SIZE)
 748 #define IP_PKT_SIZE             (PKT_SIZE - sizeof(struct ethhdr))
 749 #define UDP_PKT_SIZE            (IP_PKT_SIZE - sizeof(struct iphdr))
 750 #define UDP_PKT_DATA_SIZE       (UDP_PKT_SIZE - sizeof(struct udphdr))
 751
 752 static u8 pkt_data[XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE];
 753
 754 static void gen_eth_hdr_data(void)
 755 {
 756         struct udphdr *udp_hdr = (struct udphdr *)(pkt_data +
 757                                                    sizeof(struct ethhdr) +
 758                                                    sizeof(struct iphdr));
 759         struct iphdr *ip_hdr = (struct iphdr *)(pkt_data +
 760                                                 sizeof(struct ethhdr));
 761         struct ethhdr *eth_hdr = (struct ethhdr *)pkt_data;
 762
 763         /* ethernet header */
 764         memcpy(eth_hdr->h_dest, "\x3c\xfd\xfe\x9e\x7f\x71", ETH_ALEN);
 765         memcpy(eth_hdr->h_source, "\xec\xb1\xd7\x98\x3a\xc0", ETH_ALEN);
 766         eth_hdr->h_proto = htons(ETH_P_IP);
 767
 768         /* IP header */
 769         ip_hdr->version = IPVERSION;
 770         ip_hdr->ihl = 0x5; /* 20 byte header */
 771         ip_hdr->tos = 0x0;
 772         ip_hdr->tot_len = htons(IP_PKT_SIZE);
 773         ip_hdr->id = 0;
 774         ip_hdr->frag_off = 0;
 775         ip_hdr->ttl = IPDEFTTL;
 776         ip_hdr->protocol = IPPROTO_UDP;
 777         ip_hdr->saddr = htonl(0x0a0a0a10);
 778         ip_hdr->daddr = htonl(0x0a0a0a20);
 779
 780         /* IP header checksum */
 781         ip_hdr->check = 0;
 782         ip_hdr->check = ip_fast_csum((const void *)ip_hdr, ip_hdr->ihl);
 783
 784         /* UDP header */
 785         udp_hdr->source = htons(0x1000);
 786         udp_hdr->dest = htons(0x1000);
 787         udp_hdr->len = htons(UDP_PKT_SIZE);
 788
 789         /* UDP data */
 790         memset32_htonl(pkt_data + PKT_HDR_SIZE, opt_pkt_fill_pattern,
 791                        UDP_PKT_DATA_SIZE);
 792
 793         /* UDP header checksum */
 794         udp_hdr->check = 0;
 795         udp_hdr->check = udp_csum(ip_hdr->saddr, ip_hdr->daddr, UDP_PKT_SIZE,
 796                                   IPPROTO_UDP, (u16 *)udp_hdr);
 797 }
 798
 799 static void gen_eth_frame(struct xsk_umem_info *umem, u64 addr)
 800 {
 801         memcpy(xsk_umem__get_data(umem->buffer, addr), pkt_data,
 802                PKT_SIZE);
 803 }
 804
 805 static struct xsk_umem_info *xsk_configure_umem(void *buffer, u64 size)
 806 {
 807         struct xsk_umem_info *umem;
 808         struct xsk_umem_config cfg = {
 809                 /* We recommend that you set the fill ring size >= HW RX ring size +
 810                  * AF_XDP RX ring size. Make sure you fill up the fill ring
 811                  * with buffers at regular intervals, and you will with this setting
 812                  * avoid allocation failures in the driver. These are usually quite
 813                  * expensive since drivers have not been written to assume that
 814                  * allocation failures are common. For regular sockets, kernel
 815                  * allocated memory is used that only runs out in OOM situations
 816                  * that should be rare.
 817                  */
 818                 .fill_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2,
 819                 .comp_size = XSK_RING_CONS__DEFAULT_NUM_DESCS,
 820                 .frame_size = opt_xsk_frame_size,
 821                 .frame_headroom = XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_HEADROOM,
 822                 .flags = opt_umem_flags
 823         };
 824         int ret;
 825
 826         umem = calloc(1, sizeof(*umem));
 827         if (!umem)
 828                 exit_with_error(errno);
 829
 830         ret = xsk_umem__create(&umem->umem, buffer, size, &umem->fq, &umem->cq,
 831                                &cfg);
 832         if (ret)
 833                 exit_with_error(-ret);
 834
 835         umem->buffer = buffer;
 836         return umem;
 837 }
 838
 839 static void xsk_populate_fill_ring(struct xsk_umem_info *umem)
 840 {
 841         int ret, i;
 842         u32 idx;
 843
 844         ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq,
 845                                      XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2, &idx);
 846         if (ret != XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2)
 847                 exit_with_error(-ret);
 848         for (i = 0; i < XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2; i++)
 849                 *xsk_ring_prod__fill_addr(&umem->fq, idx++) =
 850                         i * opt_xsk_frame_size;
 851         xsk_ring_prod__submit(&umem->fq, XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS * 2);
 852 }
 853
 854 static struct xsk_socket_info *xsk_configure_socket(struct xsk_umem_info *umem,
 855                                                     bool rx, bool tx)
 856 {
 857         struct xsk_socket_config cfg;
 858         struct xsk_socket_info *xsk;
 859         struct xsk_ring_cons *rxr;
 860         struct xsk_ring_prod *txr;
 861         int ret;
 862
 863         xsk = calloc(1, sizeof(*xsk));
 864         if (!xsk)
 865                 exit_with_error(errno);
 866
 867         xsk->umem = umem;
 868         cfg.rx_size = XSK_RING_CONS__DEFAULT_NUM_DESCS;
 869         cfg.tx_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS;
 870         if (opt_num_xsks > 1 || opt_reduced_cap)
 871                 cfg.libbpf_flags = XSK_LIBBPF_FLAGS__INHIBIT_PROG_LOAD;
 872         else
 873                 cfg.libbpf_flags = 0;
 874         cfg.xdp_flags = opt_xdp_flags;
 875         cfg.bind_flags = opt_xdp_bind_flags;
 876
 877         rxr = rx ? &xsk->rx : NULL;
 878         txr = tx ? &xsk->tx : NULL;
 879         ret = xsk_socket__create(&xsk->xsk, opt_if, opt_queue, umem->umem,
 880                                  rxr, txr, &cfg);
 881         if (ret)
 882                 exit_with_error(-ret);
 883
 884         ret = bpf_get_link_xdp_id(opt_ifindex, &prog_id, opt_xdp_flags);
 885         if (ret)
 886                 exit_with_error(-ret);
 887
 888         xsk->app_stats.rx_empty_polls = 0;
 889         xsk->app_stats.fill_fail_polls = 0;
 890         xsk->app_stats.copy_tx_sendtos = 0;
 891         xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos = 0;
 892         xsk->app_stats.opt_polls = 0;
 893         xsk->app_stats.prev_rx_empty_polls = 0;
 894         xsk->app_stats.prev_fill_fail_polls = 0;
 895         xsk->app_stats.prev_copy_tx_sendtos = 0;
 896         xsk->app_stats.prev_tx_wakeup_sendtos = 0;
 897         xsk->app_stats.prev_opt_polls = 0;
 898
 899         return xsk;
 900 }
 901
 902 static struct option long_options[] = {
 903         {"rxdrop", no_argument, 0, 'r'},
 904         {"txonly", no_argument, 0, 't'},
 905         {"l2fwd", no_argument, 0, 'l'},
 906         {"interface", required_argument, 0, 'i'},
 907         {"queue", required_argument, 0, 'q'},
 908         {"poll", no_argument, 0, 'p'},
 909         {"xdp-skb", no_argument, 0, 'S'},
 910         {"xdp-native", no_argument, 0, 'N'},
 911         {"interval", required_argument, 0, 'n'},
 912         {"zero-copy", no_argument, 0, 'z'},
 913         {"copy", no_argument, 0, 'c'},
 914         {"frame-size", required_argument, 0, 'f'},
 915         {"no-need-wakeup", no_argument, 0, 'm'},
 916         {"unaligned", no_argument, 0, 'u'},
 917         {"shared-umem", no_argument, 0, 'M'},
 918         {"force", no_argument, 0, 'F'},
 919         {"duration", required_argument, 0, 'd'},
 920         {"batch-size", required_argument, 0, 'b'},
 921         {"tx-pkt-count", required_argument, 0, 'C'},
 922         {"tx-pkt-size", required_argument, 0, 's'},
 923         {"tx-pkt-pattern", required_argument, 0, 'P'},
 924         {"extra-stats", no_argument, 0, 'x'},
 925         {"quiet", no_argument, 0, 'Q'},
 926         {"app-stats", no_argument, 0, 'a'},
 927         {"irq-string", no_argument, 0, 'I'},
 928         {"busy-poll", no_argument, 0, 'B'},
 929         {"reduce-cap", no_argument, 0, 'R'},
 930         {0, 0, 0, 0}
 931 };
 932
 933 static void usage(const char *prog)
 934 {
 935         const char *str =
 936                 "  Usage: %s [OPTIONS]\n"
 937                 "  Options:\n"
 938                 "  -r, --rxdrop         Discard all incoming packets (default)\n"
 939                 "  -t, --txonly         Only send packets\n"
 940                 "  -l, --l2fwd          MAC swap L2 forwarding\n"
 941                 "  -i, --interface=n    Run on interface n\n"
 942                 "  -q, --queue=n        Use queue n (default 0)\n"
 943                 "  -p, --poll           Use poll syscall\n"
 944                 "  -S, --xdp-skb=n      Use XDP skb-mod\n"
 945                 "  -N, --xdp-native=n   Enforce XDP native mode\n"
 946                 "  -n, --interval=n     Specify statistics update interval (default 1 sec).\n"
 947                 "  -z, --zero-copy      Force zero-copy mode.\n"
 948                 "  -c, --copy           Force copy mode.\n"
 949                 "  -m, --no-need-wakeup Turn off use of driver need wakeup flag.\n"
 950                 "  -f, --frame-size=n   Set the frame size (must be a power of two in aligned mode, default is %d).\n"
 951                 "  -u, --unaligned      Enable unaligned chunk placement\n"
 952                 "  -M, --shared-umem    Enable XDP_SHARED_UMEM (cannot be used with -R)\n"
 953                 "  -F, --force          Force loading the XDP prog\n"
 954                 "  -d, --duration=n     Duration in secs to run command.\n"
 955                 "                       Default: forever.\n"
 956                 "  -b, --batch-size=n   Batch size for sending or receiving\n"
 957                 "                       packets. Default: %d\n"
 958                 "  -C, --tx-pkt-count=n Number of packets to send.\n"
 959                 "                       Default: Continuous packets.\n"
 960                 "  -s, --tx-pkt-size=n  Transmit packet size.\n"
 961                 "                       (Default: %d bytes)\n"
 962                 "                       Min size: %d, Max size %d.\n"
 963                 "  -P, --tx-pkt-pattern=nPacket fill pattern. Default: 0x%x\n"
 964                 "  -x, --extra-stats    Display extra statistics.\n"
 965                 "  -Q, --quiet          Do not display any stats.\n"
 966                 "  -a, --app-stats      Display application (syscall) statistics.\n"
 967                 "  -I, --irq-string     Display driver interrupt statistics for interface associated with irq-string.\n"
 968                 "  -B, --busy-poll      Busy poll.\n"
 969                 "  -R, --reduce-cap     Use reduced capabilities (cannot be used with -M)\n"
 970                 "\n";
 971         fprintf(stderr, str, prog, XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE,
 972                 opt_batch_size, MIN_PKT_SIZE, MIN_PKT_SIZE,
 973                 XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE, opt_pkt_fill_pattern);
 974
 975         exit(EXIT_FAILURE);
 976 }
 977
 978 static void parse_command_line(int argc, char **argv)
 979 {
 980         int option_index, c;
 981
 982         opterr = 0;
 983
 984         for (;;) {
 985                 c = getopt_long(argc, argv, "Frtli:q:pSNn:czf:muMd:b:C:s:P:xQaI:BR",
 986                                 long_options, &option_index);
 987                 if (c == -1)
 988                         break;
 989
 990                 switch (c) {
 991                 case 'r':
 992                         opt_bench = BENCH_RXDROP;
 993                         break;
 994                 case 't':
 995                         opt_bench = BENCH_TXONLY;
 996                         break;
 997                 case 'l':
 998                         opt_bench = BENCH_L2FWD;
 999                         break;
1000                 case 'i':
1001                         opt_if = optarg;
1002                         break;
1003                 case 'q':
1004                         opt_queue = atoi(optarg);
1005                         break;
1006                 case 'p':
1007                         opt_poll = 1;
1008                         break;
1009                 case 'S':
1010                         opt_xdp_flags |= XDP_FLAGS_SKB_MODE;
1011                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_COPY;
1012                         break;
1013                 case 'N':
1014                         /* default, set below */
1015                         break;
1016                 case 'n':
1017                         opt_interval = atoi(optarg);
1018                         break;
1019                 case 'z':
1020                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_ZEROCOPY;
1021                         break;
1022                 case 'c':
1023                         opt_xdp_bind_flags |= XDP_COPY;
1024                         break;
1025                 case 'u':
1026                         opt_umem_flags |= XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG;
1027                         opt_unaligned_chunks = 1;
1028                         opt_mmap_flags = MAP_HUGETLB;
1029                         break;
1030                 case 'F':
1031                         opt_xdp_flags &= ~XDP_FLAGS_UPDATE_IF_NOEXIST;
1032                         break;
1033                 case 'f':
1034                         opt_xsk_frame_size = atoi(optarg);
1035                         break;
1036                 case 'm':
1037                         opt_need_wakeup = false;
1038                         opt_xdp_bind_flags &= ~XDP_USE_NEED_WAKEUP;
1039                         break;
1040                 case 'M':
1041                         opt_num_xsks = MAX_SOCKS;
1042                         break;
1043                 case 'd':
1044                         opt_duration = atoi(optarg);
1045                         opt_duration *= 1000000000;
1046                         break;
1047                 case 'b':
1048                         opt_batch_size = atoi(optarg);
1049                         break;
1050                 case 'C':
1051                         opt_pkt_count = atoi(optarg);
1052                         break;
1053                 case 's':
1054                         opt_pkt_size = atoi(optarg);
1055                         if (opt_pkt_size > (XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE) ||
1056                             opt_pkt_size < MIN_PKT_SIZE) {
1057                                 fprintf(stderr,
1058                                         "ERROR: Invalid frame size %d\n",
1059                                         opt_pkt_size);
1060                                 usage(basename(argv[0]));
1061                         }
1062                         break;
1063                 case 'P':
1064                         opt_pkt_fill_pattern = strtol(optarg, NULL, 16);
1065                         break;
1066                 case 'x':
1067                         opt_extra_stats = 1;
1068                         break;
1069                 case 'Q':
1070                         opt_quiet = 1;
1071                         break;
1072                 case 'a':
1073                         opt_app_stats = 1;
1074                         break;
1075                 case 'I':
1076                         opt_irq_str = optarg;
1077                         if (get_interrupt_number())
1078                                 irqs_at_init = get_irqs();
1079                         if (irqs_at_init < 0) {
1080                                 fprintf(stderr, "ERROR: Failed to get irqs for %s\n", opt_irq_str);
1081                                 usage(basename(argv[0]));
1082                         }
1083                         break;
1084                 case 'B':
1085                         opt_busy_poll = 1;
1086                         break;
1087                 case 'R':
1088                         opt_reduced_cap = true;
1089                         break;
1090                 default:
1091                         usage(basename(argv[0]));
1092                 }
1093         }
1094
1095         if (!(opt_xdp_flags & XDP_FLAGS_SKB_MODE))
1096                 opt_xdp_flags |= XDP_FLAGS_DRV_MODE;
1097
1098         opt_ifindex = if_nametoindex(opt_if);
1099         if (!opt_ifindex) {
1100                 fprintf(stderr, "ERROR: interface \"%s\" does not exist\n",
1101                         opt_if);
1102                 usage(basename(argv[0]));
1103         }
1104
1105         if ((opt_xsk_frame_size & (opt_xsk_frame_size - 1)) &&
1106             !opt_unaligned_chunks) {
1107                 fprintf(stderr, "--frame-size=%d is not a power of two\n",
1108                         opt_xsk_frame_size);
1109                 usage(basename(argv[0]));
1110         }
1111
1112         if (opt_reduced_cap && opt_num_xsks > 1) {
1113                 fprintf(stderr, "ERROR: -M and -R cannot be used together\n");
1114                 usage(basename(argv[0]));
1115         }
1116 }
1117
1118 static void kick_tx(struct xsk_socket_info *xsk)
1119 {
1120         int ret;
1121
1122         ret = sendto(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, 0);
1123         if (ret >= 0 || errno == ENOBUFS || errno == EAGAIN ||
1124             errno == EBUSY || errno == ENETDOWN)
1125                 return;
1126         exit_with_error(errno);
1127 }
1128
1129 static inline void complete_tx_l2fwd(struct xsk_socket_info *xsk)
1130 {
1131         struct xsk_umem_info *umem = xsk->umem;
1132         u32 idx_cq = 0, idx_fq = 0;
1133         unsigned int rcvd;
1134         size_t ndescs;
1135
1136         if (!xsk->outstanding_tx)
1137                 return;
1138
1139         /* In copy mode, Tx is driven by a syscall so we need to use e.g. sendto() to
1140          * really send the packets. In zero-copy mode we do not have to do this, since Tx
1141          * is driven by the NAPI loop. So as an optimization, we do not have to call
1142          * sendto() all the time in zero-copy mode for l2fwd.
1143          */
1144         if (opt_xdp_bind_flags & XDP_COPY) {
1145                 xsk->app_stats.copy_tx_sendtos++;
1146                 kick_tx(xsk);
1147         }
1148
1149         ndescs = (xsk->outstanding_tx > opt_batch_size) ? opt_batch_size :
1150                 xsk->outstanding_tx;
1151
1152         /* re-add completed Tx buffers */
1153         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&umem->cq, ndescs, &idx_cq);
1154         if (rcvd > 0) {
1155                 unsigned int i;
1156                 int ret;
1157
1158                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1159                 while (ret != rcvd) {
1160                         if (ret < 0)
1161                                 exit_with_error(-ret);
1162                         if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&umem->fq)) {
1163                                 xsk->app_stats.fill_fail_polls++;
1164                                 recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL,
1165                                          NULL);
1166                         }
1167                         ret = xsk_ring_prod__reserve(&umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1168                 }
1169
1170                 for (i = 0; i < rcvd; i++)
1171                         *xsk_ring_prod__fill_addr(&umem->fq, idx_fq++) =
1172                                 *xsk_ring_cons__comp_addr(&umem->cq, idx_cq++);
1173
1174                 xsk_ring_prod__submit(&xsk->umem->fq, rcvd);
1175                 xsk_ring_cons__release(&xsk->umem->cq, rcvd);
1176                 xsk->outstanding_tx -= rcvd;
1177         }
1178 }
1179
1180 static inline void complete_tx_only(struct xsk_socket_info *xsk,
1181                                     int batch_size)
1182 {
1183         unsigned int rcvd;
1184         u32 idx;
1185
1186         if (!xsk->outstanding_tx)
1187                 return;
1188
1189         if (!opt_need_wakeup || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->tx)) {
1190                 xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos++;
1191                 kick_tx(xsk);
1192         }
1193
1194         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->umem->cq, batch_size, &idx);
1195         if (rcvd > 0) {
1196                 xsk_ring_cons__release(&xsk->umem->cq, rcvd);
1197                 xsk->outstanding_tx -= rcvd;
1198         }
1199 }
1200
1201 static void rx_drop(struct xsk_socket_info *xsk)
1202 {
1203         unsigned int rcvd, i;
1204         u32 idx_rx = 0, idx_fq = 0;
1205         int ret;
1206
1207         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->rx, opt_batch_size, &idx_rx);
1208         if (!rcvd) {
1209                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1210                         xsk->app_stats.rx_empty_polls++;
1211                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1212                 }
1213                 return;
1214         }
1215
1216         ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1217         while (ret != rcvd) {
1218                 if (ret < 0)
1219                         exit_with_error(-ret);
1220                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1221                         xsk->app_stats.fill_fail_polls++;
1222                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1223                 }
1224                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->umem->fq, rcvd, &idx_fq);
1225         }
1226
1227         for (i = 0; i < rcvd; i++) {
1228                 u64 addr = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx)->addr;
1229                 u32 len = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx++)->len;
1230                 u64 orig = xsk_umem__extract_addr(addr);
1231
1232                 addr = xsk_umem__add_offset_to_addr(addr);
1233                 char *pkt = xsk_umem__get_data(xsk->umem->buffer, addr);
1234
1235                 hex_dump(pkt, len, addr);
1236                 *xsk_ring_prod__fill_addr(&xsk->umem->fq, idx_fq++) = orig;
1237         }
1238
1239         xsk_ring_prod__submit(&xsk->umem->fq, rcvd);
1240         xsk_ring_cons__release(&xsk->rx, rcvd);
1241         xsk->ring_stats.rx_npkts += rcvd;
1242 }
1243
1244 static void rx_drop_all(void)
1245 {
1246         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1247         int i, ret;
1248
1249         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1250                 fds[i].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1251                 fds[i].events = POLLIN;
1252         }
1253
1254         for (;;) {
1255                 if (opt_poll) {
1256                         for (i = 0; i < num_socks; i++)
1257                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1258                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1259                         if (ret <= 0)
1260                                 continue;
1261                 }
1262
1263                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1264                         rx_drop(xsks[i]);
1265
1266                 if (benchmark_done)
1267                         break;
1268         }
1269 }
1270
1271 static void tx_only(struct xsk_socket_info *xsk, u32 *frame_nb, int batch_size)
1272 {
1273         u32 idx;
1274         unsigned int i;
1275
1276         while (xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, batch_size, &idx) <
1277                                       batch_size) {
1278                 complete_tx_only(xsk, batch_size);
1279                 if (benchmark_done)
1280                         return;
1281         }
1282
1283         for (i = 0; i < batch_size; i++) {
1284                 struct xdp_desc *tx_desc = xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx,
1285                                                                   idx + i);
1286                 tx_desc->addr = (*frame_nb + i) * opt_xsk_frame_size;
1287                 tx_desc->len = PKT_SIZE;
1288         }
1289
1290         xsk_ring_prod__submit(&xsk->tx, batch_size);
1291         xsk->ring_stats.tx_npkts += batch_size;
1292         xsk->outstanding_tx += batch_size;
1293         *frame_nb += batch_size;
1294         *frame_nb %= NUM_FRAMES;
1295         complete_tx_only(xsk, batch_size);
1296 }
1297
1298 static inline int get_batch_size(int pkt_cnt)
1299 {
1300         if (!opt_pkt_count)
1301                 return opt_batch_size;
1302
1303         if (pkt_cnt + opt_batch_size <= opt_pkt_count)
1304                 return opt_batch_size;
1305
1306         return opt_pkt_count - pkt_cnt;
1307 }
1308
1309 static void complete_tx_only_all(void)
1310 {
1311         bool pending;
1312         int i;
1313
1314         do {
1315                 pending = false;
1316                 for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1317                         if (xsks[i]->outstanding_tx) {
1318                                 complete_tx_only(xsks[i], opt_batch_size);
1319                                 pending = !!xsks[i]->outstanding_tx;
1320                         }
1321                 }
1322         } while (pending);
1323 }
1324
1325 static void tx_only_all(void)
1326 {
1327         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1328         u32 frame_nb[MAX_SOCKS] = {};
1329         int pkt_cnt = 0;
1330         int i, ret;
1331
1332         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1333                 fds[0].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1334                 fds[0].events = POLLOUT;
1335         }
1336
1337         while ((opt_pkt_count && pkt_cnt < opt_pkt_count) || !opt_pkt_count) {
1338                 int batch_size = get_batch_size(pkt_cnt);
1339
1340                 if (opt_poll) {
1341                         for (i = 0; i < num_socks; i++)
1342                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1343                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1344                         if (ret <= 0)
1345                                 continue;
1346
1347                         if (!(fds[0].revents & POLLOUT))
1348                                 continue;
1349                 }
1350
1351                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1352                         tx_only(xsks[i], &frame_nb[i], batch_size);
1353
1354                 pkt_cnt += batch_size;
1355
1356                 if (benchmark_done)
1357                         break;
1358         }
1359
1360         if (opt_pkt_count)
1361                 complete_tx_only_all();
1362 }
1363
1364 static void l2fwd(struct xsk_socket_info *xsk)
1365 {
1366         unsigned int rcvd, i;
1367         u32 idx_rx = 0, idx_tx = 0;
1368         int ret;
1369
1370         complete_tx_l2fwd(xsk);
1371
1372         rcvd = xsk_ring_cons__peek(&xsk->rx, opt_batch_size, &idx_rx);
1373         if (!rcvd) {
1374                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->umem->fq)) {
1375                         xsk->app_stats.rx_empty_polls++;
1376                         recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->xsk), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
1377                 }
1378                 return;
1379         }
1380         xsk->ring_stats.rx_npkts += rcvd;
1381
1382         ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, rcvd, &idx_tx);
1383         while (ret != rcvd) {
1384                 if (ret < 0)
1385                         exit_with_error(-ret);
1386                 complete_tx_l2fwd(xsk);
1387                 if (opt_busy_poll || xsk_ring_prod__needs_wakeup(&xsk->tx)) {
1388                         xsk->app_stats.tx_wakeup_sendtos++;
1389                         kick_tx(xsk);
1390                 }
1391                 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, rcvd, &idx_tx);
1392         }
1393
1394         for (i = 0; i < rcvd; i++) {
1395                 u64 addr = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx)->addr;
1396                 u32 len = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx_rx++)->len;
1397                 u64 orig = addr;
1398
1399                 addr = xsk_umem__add_offset_to_addr(addr);
1400                 char *pkt = xsk_umem__get_data(xsk->umem->buffer, addr);
1401
1402                 swap_mac_addresses(pkt);
1403
1404                 hex_dump(pkt, len, addr);
1405                 xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx, idx_tx)->addr = orig;
1406                 xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx, idx_tx++)->len = len;
1407         }
1408
1409         xsk_ring_prod__submit(&xsk->tx, rcvd);
1410         xsk_ring_cons__release(&xsk->rx, rcvd);
1411
1412         xsk->ring_stats.tx_npkts += rcvd;
1413         xsk->outstanding_tx += rcvd;
1414 }
1415
1416 static void l2fwd_all(void)
1417 {
1418         struct pollfd fds[MAX_SOCKS] = {};
1419         int i, ret;
1420
1421         for (;;) {
1422                 if (opt_poll) {
1423                         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1424                                 fds[i].fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1425                                 fds[i].events = POLLOUT | POLLIN;
1426                                 xsks[i]->app_stats.opt_polls++;
1427                         }
1428                         ret = poll(fds, num_socks, opt_timeout);
1429                         if (ret <= 0)
1430                                 continue;
1431                 }
1432
1433                 for (i = 0; i < num_socks; i++)
1434                         l2fwd(xsks[i]);
1435
1436                 if (benchmark_done)
1437                         break;
1438         }
1439 }
1440
1441 static void load_xdp_program(char **argv, struct bpf_object **obj)
1442 {
1443         struct bpf_prog_load_attr prog_load_attr = {
1444                 .prog_type      = BPF_PROG_TYPE_XDP,
1445         };
1446         char xdp_filename[256];
1447         int prog_fd;
1448
1449         snprintf(xdp_filename, sizeof(xdp_filename), "%s_kern.o", argv[0]);
1450         prog_load_attr.file = xdp_filename;
1451
1452         if (bpf_prog_load_xattr(&prog_load_attr, obj, &prog_fd))
1453                 exit(EXIT_FAILURE);
1454         if (prog_fd < 0) {
1455                 fprintf(stderr, "ERROR: no program found: %s\n",
1456                         strerror(prog_fd));
1457                 exit(EXIT_FAILURE);
1458         }
1459
1460         if (bpf_set_link_xdp_fd(opt_ifindex, prog_fd, opt_xdp_flags) < 0) {
1461                 fprintf(stderr, "ERROR: link set xdp fd failed\n");
1462                 exit(EXIT_FAILURE);
1463         }
1464 }
1465
1466 static void enter_xsks_into_map(struct bpf_object *obj)
1467 {
1468         struct bpf_map *map;
1469         int i, xsks_map;
1470
1471         map = bpf_object__find_map_by_name(obj, "xsks_map");
1472         xsks_map = bpf_map__fd(map);
1473         if (xsks_map < 0) {
1474                 fprintf(stderr, "ERROR: no xsks map found: %s\n",
1475                         strerror(xsks_map));
1476                         exit(EXIT_FAILURE);
1477         }
1478
1479         for (i = 0; i < num_socks; i++) {
1480                 int fd = xsk_socket__fd(xsks[i]->xsk);
1481                 int key, ret;
1482
1483                 key = i;
1484                 ret = bpf_map_update_elem(xsks_map, &key, &fd, 0);
1485                 if (ret) {
1486                         fprintf(stderr, "ERROR: bpf_map_update_elem %d\n", i);
1487                         exit(EXIT_FAILURE);
1488                 }
1489         }
1490 }
1491
1492 static void apply_setsockopt(struct xsk_socket_info *xsk)
1493 {
1494         int sock_opt;
1495
1496         if (!opt_busy_poll)
1497                 return;
1498
1499         sock_opt = 1;
1500         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_PREFER_BUSY_POLL,
1501                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1502                 exit_with_error(errno);
1503
1504         sock_opt = 20;
1505         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_BUSY_POLL,
1506                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1507                 exit_with_error(errno);
1508
1509         sock_opt = opt_batch_size;
1510         if (setsockopt(xsk_socket__fd(xsk->xsk), SOL_SOCKET, SO_BUSY_POLL_BUDGET,
1511                        (void *)&sock_opt, sizeof(sock_opt)) < 0)
1512                 exit_with_error(errno);
1513 }
1514
1515 static int recv_xsks_map_fd_from_ctrl_node(int sock, int *_fd)
1516 {
1517         char cms[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
1518         struct cmsghdr *cmsg;
1519         struct msghdr msg;
1520         struct iovec iov;
1521         int value;
1522         int len;
1523
1524         iov.iov_base = &value;
1525         iov.iov_len = sizeof(int);
1526
1527         msg.msg_name = 0;
1528         msg.msg_namelen = 0;
1529         msg.msg_iov = &iov;
1530         msg.msg_iovlen = 1;
1531         msg.msg_flags = 0;
1532         msg.msg_control = (caddr_t)cms;
1533         msg.msg_controllen = sizeof(cms);
1534
1535         len = recvmsg(sock, &msg, 0);
1536
1537         if (len < 0) {
1538                 fprintf(stderr, "Recvmsg failed length incorrect.\n");
1539                 return -EINVAL;
1540         }
1541
1542         if (len == 0) {
1543                 fprintf(stderr, "Recvmsg failed no data\n");
1544                 return -EINVAL;
1545         }
1546
1547         cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
1548         *_fd = *(int *)CMSG_DATA(cmsg);
1549
1550         return 0;
1551 }
1552
1553 static int
1554 recv_xsks_map_fd(int *xsks_map_fd)
1555 {
1556         struct sockaddr_un server;
1557         int err;
1558
1559         sock = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
1560         if (sock < 0) {
1561                 fprintf(stderr, "Error opening socket stream: %s", strerror(errno));
1562                 return errno;
1563         }
1564
1565         server.sun_family = AF_UNIX;
1566         strcpy(server.sun_path, SOCKET_NAME);
1567
1568         if (connect(sock, (struct sockaddr *)&server, sizeof(struct sockaddr_un)) < 0) {
1569                 close(sock);
1570                 fprintf(stderr, "Error connecting stream socket: %s", strerror(errno));
1571                 return errno;
1572         }
1573
1574         err = recv_xsks_map_fd_from_ctrl_node(sock, xsks_map_fd);
1575         if (err) {
1576                 fprintf(stderr, "Error %d receiving fd\n", err);
1577                 return err;
1578         }
1579         return 0;
1580 }
1581
1582 int main(int argc, char **argv)
1583 {
1584         struct __user_cap_header_struct hdr = { _LINUX_CAPABILITY_VERSION_3, 0 };
1585         struct __user_cap_data_struct data[2] = { { 0 } };
1586         struct rlimit r = {RLIM_INFINITY, RLIM_INFINITY};
1587         bool rx = false, tx = false;
1588         struct xsk_umem_info *umem;
1589         struct bpf_object *obj;
1590         int xsks_map_fd = 0;
1591         pthread_t pt;
1592         int i, ret;
1593         void *bufs;
1594
1595         parse_command_line(argc, argv);
1596
1597         if (opt_reduced_cap) {
1598                 if (capget(&hdr, data)  < 0)
1599                         fprintf(stderr, "Error getting capabilities\n");
1600
1601                 data->effective &= CAP_TO_MASK(CAP_NET_RAW);
1602                 data->permitted &= CAP_TO_MASK(CAP_NET_RAW);
1603
1604                 if (capset(&hdr, data) < 0)
1605                         fprintf(stderr, "Setting capabilities failed\n");
1606
1607                 if (capget(&hdr, data)  < 0) {
1608                         fprintf(stderr, "Error getting capabilities\n");
1609                 } else {
1610                         fprintf(stderr, "Capabilities EFF %x Caps INH %x Caps Per %x\n",
1611                                 data[0].effective, data[0].inheritable, data[0].permitted);
1612                         fprintf(stderr, "Capabilities EFF %x Caps INH %x Caps Per %x\n",
1613                                 data[1].effective, data[1].inheritable, data[1].permitted);
1614                 }
1615         } else {
1616                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &r)) {
1617                         fprintf(stderr, "ERROR: setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK) \"%s\"\n",
1618                                 strerror(errno));
1619                         exit(EXIT_FAILURE);
1620                 }
1621
1622                 if (opt_num_xsks > 1)
1623                         load_xdp_program(argv, &obj);
1624         }
1625
1626         /* Reserve memory for the umem. Use hugepages if unaligned chunk mode */
1627         bufs = mmap(NULL, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size,
1628                     PROT_READ | PROT_WRITE,
1629                     MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | opt_mmap_flags, -1, 0);
1630         if (bufs == MAP_FAILED) {
1631                 printf("ERROR: mmap failed\n");
1632                 exit(EXIT_FAILURE);
1633         }
1634
1635         /* Create sockets... */
1636         umem = xsk_configure_umem(bufs, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size);
1637         if (opt_bench == BENCH_RXDROP || opt_bench == BENCH_L2FWD) {
1638                 rx = true;
1639                 xsk_populate_fill_ring(umem);
1640         }
1641         if (opt_bench == BENCH_L2FWD || opt_bench == BENCH_TXONLY)
1642                 tx = true;
1643         for (i = 0; i < opt_num_xsks; i++)
1644                 xsks[num_socks++] = xsk_configure_socket(umem, rx, tx);
1645
1646         for (i = 0; i < opt_num_xsks; i++)
1647                 apply_setsockopt(xsks[i]);
1648
1649         if (opt_bench == BENCH_TXONLY) {
1650                 gen_eth_hdr_data();
1651
1652                 for (i = 0; i < NUM_FRAMES; i++)
1653                         gen_eth_frame(umem, i * opt_xsk_frame_size);
1654         }
1655
1656         if (opt_num_xsks > 1 && opt_bench != BENCH_TXONLY)
1657                 enter_xsks_into_map(obj);
1658
1659         if (opt_reduced_cap) {
1660                 ret = recv_xsks_map_fd(&xsks_map_fd);
1661                 if (ret) {
1662                         fprintf(stderr, "Error %d receiving xsks_map_fd\n", ret);
1663                         exit_with_error(ret);
1664                 }
1665                 if (xsks[0]->xsk) {
1666                         ret = xsk_socket__update_xskmap(xsks[0]->xsk, xsks_map_fd);
1667                         if (ret) {
1668                                 fprintf(stderr, "Update of BPF map failed(%d)\n", ret);
1669                                 exit_with_error(ret);
1670                         }
1671                 }
1672         }
1673
1674         signal(SIGINT, int_exit);
1675         signal(SIGTERM, int_exit);
1676         signal(SIGABRT, int_exit);
1677
1678         setlocale(LC_ALL, "");
1679
1680         if (!opt_quiet) {
1681                 ret = pthread_create(&pt, NULL, poller, NULL);
1682                 if (ret)
1683                         exit_with_error(ret);
1684         }
1685
1686         prev_time = get_nsecs();
1687         start_time = prev_time;
1688
1689         if (opt_bench == BENCH_RXDROP)
1690                 rx_drop_all();
1691         else if (opt_bench == BENCH_TXONLY)
1692                 tx_only_all();
1693         else
1694                 l2fwd_all();
1695
1696         benchmark_done = true;
1697
1698         if (!opt_quiet)
1699                 pthread_join(pt, NULL);
1700
1701         xdpsock_cleanup();
1702
1703         munmap(bufs, NUM_FRAMES * opt_xsk_frame_size);
1704
1705         return 0;
1706 }