DPDK的meter库（单速率三色算法）

DPDK提供了丰富的基础库，其中就有利用令牌桶来实现meter功能，可以参考例子中的qos_meter。这篇博客主要就是解读这个例子。令牌桶算法分为单速率三色算法和双速率单色算法，单速率只有一个速率桶C桶以及一个EBS。关注点在于报文的突发尺寸，双速率有两个速率桶C和P，更关注突发的报文速率。

首先来看单速率三色，令牌产生的速率是cir，C桶容量为cbs，当C桶满时，再去添加E桶，E桶也满时，令牌丢弃。

在取令牌时，先取C桶，C桶满足，不管E桶，E桶保持不变，C桶减少相应数量令牌返回绿色。

C桶不满，取E桶令牌，E桶满足，E桶减少相应数量令牌返回黄色。E桶也不够，两个桶的令牌数保持不变。返回红色。

main函数：一大堆初始化，主要看app_configure_flow_table这个函数。

static int
app_configure_flow_table(void)
{
    uint32_t i, j;
    int ret;

    for (i = 0, j = 0; i < APP_FLOWS_MAX;
            i ++, j = (j + 1) % RTE_DIM(PARAMS)) {
        ret = FUNC_CONFIG(&app_flows[i], &PARAMS[j]);
        if (ret)
            return ret;
    }       

    return 0;
}
FUNC_CONFIG对应的函数为
int
rte_meter_srtcm_config(struct rte_meter_srtcm *m, struct rte_meter_srtcm_params *params)
{
	uint64_t hz;

	/* Check input parameters */
	if ((m == NULL) || (params == NULL)) {
		return -1;
	}

	if ((params->cir == 0) || ((params->cbs == 0) && (params->ebs == 0))) {
		return -2;
	}

	/* Initialize srTCM run-time structure */
	hz = rte_get_tsc_hz();
	m->time = rte_get_tsc_cycles();
	m->tc = m->cbs = params->cbs;
	m->te = m->ebs = params->ebs;
	rte_meter_get_tb_params(hz, params->cir, &m->cir_period, &m->cir_bytes_per_period);

	RTE_LOG(INFO, METER, "Low level srTCM config: \n"
		"\tCIR period = %" PRIu64 ", CIR bytes per period = %" PRIu64 "\n",
		m->cir_period, m->cir_bytes_per_period);

	return 0;
}

static void
rte_meter_get_tb_params(uint64_t hz, uint64_t rate, uint64_t *tb_period, uint64_t *tb_bytes_per_period)
{
/*先计算添加一个字节所需的cpu周期数
 *如果计算出的结果值太小，说明添加一个字节所需的cpu周期很短。
 *如果直接用计算结果，会导致精度不准，所以将更新表的周期数设置为RTE_METER_TB_PERIOD_MIN，每次    
 *添加的字节数大于1*/
	double period = ((double) hz) / ((double) rate);  

	if (period >= RTE_METER_TB_PERIOD_MIN) {
		*tb_bytes_per_period = 1;
		*tb_period = (uint64_t) period;
	} else {
		*tb_bytes_per_period = (uint64_t) ceil(RTE_METER_TB_PERIOD_MIN / period);
		*tb_period = (hz * (*tb_bytes_per_period)) / rate;
	}
}

app_flows[]的数据类型是struct rte_meter_srtcm
struct rte_meter_srtcm {
	uint64_t time; /* 最后一次更新C和E桶的时间*/
	uint64_t tc;   /* C桶当前可用令牌数*/
	uint64_t te;   /* E桶当前可用令牌数*/
	uint64_t cbs;  /* cbs数值，C桶的总容量*/
	uint64_t ebs;  /* ebs数值，E桶的总容量*/
	uint64_t cir_period; /* 每隔cir_period*cpu周期，更新C桶*/
	uint64_t cir_bytes_per_period; /*每次更新C桶所需添加的令牌数*/
};

PARAMS：
struct rte_meter_srtcm_params app_srtcm_params[] = {
	{.cir = 1000000 * 46,  .cbs = 2048, .ebs = 2048},
};

#define FUNC_CONFIG   rte_meter_srtcm_config
rte_meter_srtcm_config(struct rte_meter_srtcm *m, struct rte_meter_srtcm_params *params)
这个函数就是对app_flow[]进行赋值

 

关于cir，cbs，ebs，pbs，pir：

CIR（Committed Information Rate，承诺信息速率）：每秒可通过的速率，计量单位为Kbps  (以bit 位为单位）。

CBS（Committed Burst Size）：承诺突发尺寸突发尺寸，令牌桶的容量，即每次突发所允许的最大的流量尺寸。设置的突发尺寸必须大于最大报文长度。计量单位为byte（字节）。

EBS（Excess Burst Size，超出突发尺寸）：即瞬间能够通过的超出突发流量。计量单位为byte（字节）。

初始化完成之后，针对每个包，都会进行颜色判断，色盲模式的判断比较简单，对应的函数如下：

static inline enum rte_meter_color
rte_meter_srtcm_color_blind_check(struct rte_meter_srtcm *m,
	uint64_t time,
	uint32_t pkt_len)
{
	uint64_t time_diff, n_periods, tc, te;

	/* Bucket update */
	time_diff = time - m->time;
	n_periods = time_diff / m->cir_period;
	m->time += n_periods * m->cir_period;//m->time = time。。强行增加阅读难度，更新m->time

	/* 先往C桶添加令牌，C桶添加满之后再往E桶添加令牌 */
	tc = m->tc + n_periods * m->cir_bytes_per_period; //更新当前C桶可用令牌数
	te = m->te;
	if (tc > m->cbs) {
		te += (tc - m->cbs);
		if (te > m->ebs)
			te = m->ebs;
		tc = m->cbs;
	}

	/* Color logic */
//C桶可用令牌足够，返回绿色。
	if (tc >= pkt_len) {
		m->tc = tc - pkt_len;
		m->te = te;
		return e_RTE_METER_GREEN;
	}
//C桶不够，用E桶判断。
	if (te >= pkt_len) {
		m->tc = tc;
		m->te = te - pkt_len;
		return e_RTE_METER_YELLOW;
	}

	m->tc = tc;
	m->te = te;
	return e_RTE_METER_RED;
}