DPDK技术系统学习一（接收，发送，arp，icmp功能测试）

最新推荐文章于 2024-09-10 10:55:58 发布
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#DPDK #虚拟化 #网络协议栈 #Linux服务器开发 #C++后台开发

本文详细介绍了DPDK技术的学习过程，包括环境准备、接管网卡、测试UDP接收、实现ARP和ICMP协议功能。通过实践操作，演示了如何使用DPDK进行数据包接收、发送及网络协议的处理，如ARP探测回复和ICMP报文实现。

如何技术不去手动做练习实践，就总有一种无从下手的感觉

文末附上小编总结的DPDK学习路线图以及我的学习资料。

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

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【dpdk】3.dpdk实现arp
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基于之前实现的协议，再使用dpdk实现arp协议，当其他主机ping本机时，会把arp响应返回过去，并且添加上本机的arp信息。
dpdk课程学习之练习笔记一（接收，发送，arp，icmp功能测试）
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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-
DPDK网卡收发包性能测试函数
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03-20 3794
rte_eth_stats_get是 DPDK（Data Plane Development Kit）里用于获取以太网设备统计信息的关键函数。rte_eth_stats_reset是 DPDK（Data Plane Development Kit）里用于重置以太网设备统计信息的函数。
DPDK测试
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1安装环境软件建议版本 GNUmake coreutils:cmp, sed, grep, arch gcc:versions  >= 4.5.x libcheaders (glibc-devel.i686 / libc6-dev-i386; glibc-devel.x86_64 for 64-bitcompilation) Linuxkernel headers or sour
dpdk性能测试
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11-28 1779
增加一个测试工具wrk https://www.cnblogs.com/quanxiaoha/p/10661650.html
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概述网络性能测试主要测试DPU的Ethernet性能，由于现场都是bond模式，因此测试只针对两个物理口作bond之后的网络。监测脚本通过如下的监测脚本来分析每个物理网口（p0 / p1）的网络报文统计值（bps / pps）：/bin/bashTS_LAST[2{TS[$2]}2222for ((i=0;i<$length;
dpdk 将arp和icmp数据包交给kni 实现ping
correct
06-28 1433
dpdk arp和icmp交由kni处理 借此实现ping
dpdk 响应icmp请求(Echo or Echo Reply Message)
L.
07-29 390
【代码】dpdk 响应icmp请求(Echo or Echo Reply Message)
五、DPDK 之ARP mac表实现
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[DPDK] dpdk测试收包
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使用 dpdk-stable-19.08.2 ubuntu。
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【代码】【DPDK 】dpdk测试发udp包。
DPDK 测试说明
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Pktgen-DPDK 网络性能测试
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基于dpdk的iperf性能测试
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09-26 5492
初步测试： /dpdk-iperf# ./dpdk_iperf3 -s --bind 10.0.0.2 EAL: Detected 40 lcore(s) EAL: Detected 2 NUMA nodes EAL: Multi-process socket /var/run/dpdk/rte/mp_socket_39587_4958d65583aec4 EAL: Prob...
dpdk实现arp和kni
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09-02 1288
接着之前的代码，继续添加功能。 数据发送 之前介绍了接收的流程，这里介绍发送的流程。 其实是类似的，是组包的过程，贴代码 static void create_eth_ip_udp_pkt(uint8_t *msg, size_t total_len, uint8_t *dst_mac, uint32_t src_ip, uint32_t dst_ip, uint16_t udp_src_port, uint16_t udp_dst_port, uint8_t *data, int len
基于dpdk的DDos攻击实验
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基于dpdk的模拟DDos攻击实验 实验概述&实验目的 ​ 分布式拒绝服务攻击(英文意思是Distributed Denial of Service，简称DDoS)是指处于不同位置的多个攻击者同时向一个或数个目标发动攻击，或者一个攻击者控制了位于不同位置的多台机器并利用这些机器对受害者同时实施攻击。由于攻击的发出点是分布在不同地方的，这类攻击称为分布式拒绝服务攻击，其中的攻击者可以有多个。 ​ 本实验利用10Gbps网卡前端的服务器来模拟僵尸网络所产生的流量。利用Trex进行发包来尝试逼近带宽的理
编译DPDK19以及testpmd和pktgen的测试
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本文只提供比较简单的testpmd和pktgen的测试步骤，更为详细的请参考DPDK官网内容。如果是自己开发的pmd，那么需要先添加pmd到DPDK中。从官网下载需要版本的DPDK之后，解压缩。 2.1.1 Compile dpdk source 选择 x86_64-native-linux-gcc，我这里的编号是 44。我这里的编号是 48。我这里的编号是52。Number of pages for node0: 1024我这里的编号是54。Enter PCI address of device t
DPDK总结（测试环境）
Jiajun Zhu
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测试环境使用VMware Fusion虚拟机，虚拟机主要配置：一个双核CPU、两块网卡、操作系统为CentOS 7 ifconfig可以看到两块网卡（ens33、ens37） 编译DPDK 执行/root/dpdk-17.08/usertools/dpdk-setup.sh后可以看到下图 编译中可能遇到的问题及解决方法 问题 解决办法 找不到cc命令 yum -y instal...
使用DPDK驱动发送 报文给目标地址和端口
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<think>我们使用DPDK来发送报文。这里假设用户需要的是一个简单的DPDK发送报文的程序框架，包括初始化、配置端口、创建报文并发送。 注意：实际中需要根据具体需求构造报文（如以太网头、IP头、传输层头等），并设置目标地址和端口。 以下是一个完整的示例，发送UDP报文到指定IP和端口。 步骤： 1. 初始化DPDK环境 2. 配置发送端口 3. 构造UDP报文（包括以太网头、IP头、UDP头） 4. 设置目标MAC地址（这里假设已知目标MAC，或者需要通过ARP获取，但本例中简化处理） 5. 发送报文 注意：在实际应用中，目标MAC地址通常需要通过ARP解析获得，但为了简化，我们假设已知目标MAC地址或使用广播地址。 我们将编写一个程序，使用DPDK发送一个固定的UDP报文到指定的目标IP和端口。 这里我们使用eth5作为发送端口。 由于用户没有指定具体内容，我们发送一个固定的负载"Hello DPDK!"。 注意：需要根据实际情况修改以下内容： - 目标MAC地址（这里使用广播地址FF:FF:FF:FF:FF:FF，实际应使用正确的目标MAC） - 源MAC地址（使用发送端口的MAC地址） - 源IP地址（eth5的IP地址） - 目标IP地址和端口 另外，我们使用硬件卸载功能（如果支持）来计算IP和UDP校验和。 下面是完整代码： </think>以下是如何使用DPDK发送报文到指定目标地址和端口的完整实现方案： ```cpp #include <rte_eal.h> #include <rte_ethdev.h> #include <rte_mbuf.h> #include <rte_ether.h> #include <rte_ip.h> #include <rte_udp.h> #include <rte_tcp.h> #include <cstdio> #include <arpa/inet.h> #define TX_RING_SIZE 1024 #define NUM_MBUFS 8191 #define MBUF_CACHE_SIZE 250 #define PKT_BURST_SIZE 32 #define PACKET_LENGTH 64 // 报文总长度 // 目标配置 struct target_config { uint8_t dst_mac[RTE_ETHER_ADDR_LEN]; // 目标MAC地址 uint32_t dst_ip; // 目标IP地址（网络字节序） uint16_t dst_port; // 目标端口（主机字节序） uint32_t src_ip; // 源IP地址（网络字节序） uint8_t protocol; // IPPROTO_UDP/ICMP/TCP }; // 默认配置（替换为实际值） target_config config = { .dst_mac = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55}, // 目标MAC .dst_ip = htonl(0xC0A80101), // 192.168.1.1 .dst_port = 8080, // 目标端口 .src_ip = htonl(0xC0A80102), // 源IP 192.168.1.2 .protocol = IPPROTO_UDP // 默认UDP协议 }; // 获取端口ID uint16_t get_port_by_name(const char *dev_name) { uint16_t port_id; RTE_ETH_FOREACH_DEV(port_id) { struct rte_eth_dev_info dev_info; rte_eth_dev_info_get(port_id, &dev_info); if (strcmp(dev_info.device->name, dev_name) == 0) { return port_id; } } return RTE_MAX_ETHPORTS; } int main(int argc, char *argv[]) { // 初始化DPDK环境 if (rte_eal_init(argc, argv) < 0) { rte_exit(EXIT_FAILURE, "DPDK环境初始化失败\n"); } // 获取发送端口ID（eth5） uint16_t tx_port = get_port_by_name("0000:04:00.0"); if (tx_port >= RTE_MAX_ETHPORTS) { rte_exit(EXIT_FAILURE, "无效发送端口\n"); } // 创建内存池 struct rte_mempool *mbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create( "TX_MBUF_POOL", NUM_MBUFS, MBUF_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id()); if (!mbuf_pool) { rte_exit(EXIT_FAILURE, "内存池创建失败\n"); } // 端口配置（启用校验和硬件卸载） struct rte_eth_conf port_conf = {}; port_conf.txmode.mq_mode = ETH_MQ_TX_NONE; port_conf.txmode.offloads = DEV_TX_OFFLOAD_IPV4_CKSUM | DEV_TX_OFFLOAD_UDP_CKSUM | DEV_TX_OFFLOAD_TCP_CKSUM; // 配置发送端口 if (rte_eth_dev_configure(tx_port, 0, 1, &port_conf) != 0 || rte_eth_tx_queue_setup(tx_port, 0, TX_RING_SIZE, rte_eth_dev_socket_id(tx_port), NULL) < 0) { rte_exit(EXIT_FAILURE, "发送端口配置失败\n"); } // 启动端口 if (rte_eth_dev_start(tx_port) < 0) { rte_exit(EXIT_FAILURE, "端口启动失败\n"); } // 获取本机MAC地址 struct rte_ether_addr src_mac; rte_eth_macaddr_get(tx_port, &src_mac); printf(">>> 开始发送报文: %s:%d -> %s:%d (协议: %s)\n", inet_ntoa(*(struct in_addr*)&config.src_ip), 0, // 源端口（应用层指定） inet_ntoa(*(struct in_addr*)&config.dst_ip), config.dst_port, config.protocol == IPPROTO_UDP ? "UDP" : "TCP"); uint64_t pkt_count = 0; const char payload[] = "Hello DPDK!"; while (true) { struct rte_mbuf *tx_bufs[PKT_BURST_SIZE]; // 分配并构造多个报文 for (int i = 0; i < PKT_BURST_SIZE; i++) { // 分配mbuf struct rte_mbuf *m = rte_pktmbuf_alloc(mbuf_pool); if (!m) continue; // 预留数据空间（包含所有头部） char *pkt_data = rte_pktmbuf_append(m, PACKET_LENGTH); if (!pkt_data) { rte_pktmbuf_free(m); continue; } memset(pkt_data, 0, PACKET_LENGTH); // 填充以太网头部 struct rte_ether_hdr *eth_hdr = (struct rte_ether_hdr *)pkt_data; rte_ether_addr_copy(&src_mac, &eth_hdr->s_addr); rte_ether_addr_copy((struct rte_ether_addr *)config.dst_mac, &eth_hdr->d_addr); eth_hdr->ether_type = rte_cpu_to_be_16(RTE_ETHER_TYPE_IPV4); // 填充IP头部 struct rte_ipv4_hdr *ip_hdr = (struct rte_ipv4_hdr *)(eth_hdr + 1); ip_hdr->version_ihl = 0x45; // IPv4, 头部长度5*4=20字节 ip_hdr->total_length = rte_cpu_to_be_16(PACKET_LENGTH - sizeof(*eth_hdr)); ip_hdr->time_to_live = 64; ip_hdr->next_proto_id = config.protocol; ip_hdr->src_addr = config.src_ip; ip_hdr->dst_addr = config.dst_ip; // 设置硬件校验和卸载标志 m->ol_flags |= PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IP_CKSUM; ip_hdr->hdr_checksum = 0; // 根据协议填充传输层头部 char *payload_ptr = nullptr; if (config.protocol == IPPROTO_UDP) { struct rte_udp_hdr *udp_hdr = (struct rte_udp_hdr *)(ip_hdr + 1); udp_hdr->src_port = rte_cpu_to_be_16(12345); // 随机源端口 udp_hdr->dst_port = rte_cpu_to_be_16(config.dst_port); udp_hdr->dgram_len = rte_cpu_to_be_16( sizeof(struct rte_udp_hdr) + strlen(payload) + 1); payload_ptr = (char *)(udp_hdr + 1); m->ol_flags |= PKT_TX_UDP_CKSUM; udp_hdr->dgram_cksum = 0; } else if (config.protocol == IPPROTO_TCP) { struct rte_tcp_hdr *tcp_hdr = (struct rte_tcp_hdr *)(ip_hdr + 1); tcp_hdr->src_port = rte_cpu_to_be_16(12345); // 随机源端口 tcp_hdr->dst_port = rte_cpu_to_be_16(config.dst_port); tcp_hdr->data_off = 0x50; // 头部长度5*4=20字节 tcp_hdr->tcp_flags = RTE_TCP_SYN_FLAG; // SYN标志 payload_ptr = (char *)(tcp_hdr + 1); m->ol_flags |= PKT_TX_TCP_CKSUM; tcp_hdr->cksum = 0; } // 填充应用层数据 if (payload_ptr) { strncpy(payload_ptr, payload, strlen(payload) + 1); } tx_bufs[i] = m; } // 批量发送报文 uint16_t nb_tx = rte_eth_tx_burst(tx_port, 0, tx_bufs, PKT_BURST_SIZE); pkt_count += nb_tx; // 释放未成功发送的报文 for (int i = nb_tx; i < PKT_BURST_SIZE; i++) { rte_pktmbuf_free(tx_bufs[i]); } // 每秒打印统计信息 if (pkt_count % 100000 == 0) { printf("已发送 %lu 个报文 (速率: %.2f Mpps)\n", pkt_count, (double)nb_tx * 1000 / 1e6); } // 短暂休眠控制速率（实际生产环境应移除） rte_delay_us(100); } rte_eth_dev_stop(tx_port); return 0; } ``` ### 关键功能详解 #### 1. 报文构造流程图 ```mermaid graph TD A[分配mbuf内存] --> B[填充以太网头部] B --> C[填充IP头部] C --> D{协议类型} D -->|UDP| E[填充UDP头部] D -->|TCP| F[填充TCP头部] E --> G[填充应用数据] F --> G G --> H[设置硬件卸载标志] H --> I[加入发送队列] ``` #### 2. 核心数据结构配置 ```cpp // 目标配置示例 target_config config = { .dst_mac = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55}, // 目标MAC .dst_ip = htonl(0xC0A80101), // 目标IP 192.168.1.1 .dst_port = 8080, // 目标端口 .src_ip = htonl(0xC0A80102), // 源IP 192.168.1.2 .protocol = IPPROTO_UDP // 协议类型 }; ``` #### 3. 硬件卸载配置 ```cpp // 启用硬件校验和卸载 port_conf.txmode.offloads = DEV_TX_OFFLOAD_IPV4_CKSUM | DEV_TX_OFFLOAD_UDP_CKSUM | DEV_TX_OFFLOAD_TCP_CKSUM; // 在mbuf中设置卸载标志 m->ol_flags |= PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IP_CKSUM; // IP层 m->ol_flags |= PKT_TX_UDP_CKSUM; // UDP专用 m->ol_flags |= PKT_TX_TCP_CKSUM; // TCP专用 ``` ### 性能优化技巧 | 优化方法 | 实现代码 | 效果 | |----------|----------|------| | **批量发送** | `rte_eth_tx_burst(port, 0, tx_bufs, PKT_BURST_SIZE)` | 减少PCIe事务开销 | | **内存重用** | `rte_pktmbuf_reset(m)` | 避免重复分配内存 | | **向量化指令** | `-mavx2` 编译选项 | 加速内存操作 | | **零拷贝** | `rte_pktmbuf_prepend` | 避免数据复制 | | **NUMA绑定** | `rte_lcore_to_socket_id` | 减少跨节点访问 | ### 多协议支持实现 ```cpp // UDP报文构造 struct rte_udp_hdr *udp_hdr = (struct rte_udp_hdr *)(ip_hdr + 1); udp_hdr->src_port = rte_cpu_to_be_16(src_port); udp_hdr->dst_port = rte_cpu_to_be_16(config.dst_port); udp_hdr->dgram_len = rte_cpu_to_be_16(len); // TCP报文构造 struct rte_tcp_hdr *tcp_hdr = (struct rte_tcp_hdr *)(ip_hdr + 1); tcp_hdr->src_port = rte_cpu_to_be_16(src_port); tcp_hdr->dst_port = rte_cpu_to_be_16(config.dst_port); tcp_hdr->sent_seq = rte_cpu_to_be_32(seq_num); tcp_hdr->recv_ack = rte_cpu_to_be_32(ack_num); tcp_hdr->tcp_flags = flags; // ICMP报文构造 struct rte_icmp_hdr *icmp_hdr = (struct rte_icmp_hdr *)(ip_hdr + 1); icmp_hdr->icmp_type = RTE_IP_ICMP_ECHO_REQUEST; icmp_hdr->icmp_code = 0; ``` ### 典型应用场景 1. **网络性能测试工具**：实现类似pktgen的功能 2. **DDoS压力测试**：模拟高并发流量 3. **协议栈测试**：构造特殊报文测试网络设备 4. **时间敏感应用**：精确控制报文发送时间 5. **5G用户面功能**：实现UPF的数据面加速 ### 编译运行命令 ```bash # 编译 g++ -O3 -march=native -o dpdk_sender dpdk_sender.cpp \ -I${RTE_SDK}/${RTE_TARGET}/include \ -L${RTE_SDK}/${RTE_TARGET}/lib \ -lrte_eal -lrte_ethdev -lrte_mbuf -lrte_mempool -lrte_net # 运行 sudo ./dpdk_sender --lcores=1 -a 04:00.0 ``` ### 常见问题解决 ```markdown | 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 | |--------------------------|---------------------------|------------------------------| | 发送失败(nb_tx=0) | 网卡队列未启动 | 检查`rte_eth_dev_start()`返回值 | | 校验和错误 | 硬件卸载未正确配置 | 验证网卡能力并设置`ol_flags` | | 报文内容不正确 | 头部字段字节序错误 | 使用`rte_cpu_to_be_16/32`转换 | | 性能达不到线速 | 内存分配瓶颈 | 使用内存池预分配mbuf | | 接收方未收到报文 | MAC地址错误/ARP未解析 | 确认目标MAC正确 | ```
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