vpp初始化过程之主线程工作机制

主线程其实就是 VPP 运行时中第一个调度线程，它是线程 0（vlib_worker_threads[0]），它的职责是：

• 完成所有 VPP 框架初始化工作；

• 加载并解析配置；

• 创建和初始化子系统（如 buffer pool、interface、plugin、graph、nodes）；

• 启动 worker threads；

• 开始 graph node 调度循环。

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🔧 初始化主线流程（以 vpp_main() 为起点）

0. 启动点 main()（vpp/vpp.c）

int main(int argc, char *argv[]) { return vpp_main(argc, argv); }

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1. vpp_main() 入口（vpp/vpp.c）

📌 核心职责：

• 初始化 VPP 核心模块

• 调用 VLIB/VNET 各子系统初始化

• 启动插件

• 进入调度循环

int vpp_main(int argc, char *argv[]) { unformat_input_t input; clib_mem_init_thread_safe(0, 128 << 20); // 初始化 thread-safe 内存 vlib_main_init(&vm); // 初始化主 vlib_main_t 对象 vlib_plugin_early_init(); // 早期插件初始化（加载配置、注册信息） unformat_init_command_line(&input, argv); vlib_main(argv, &input); // 真正进入 vlib 框架入口 }

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2. vlib_main() 框架初始化（vlib/main.c）

这是 VPP 主流程的中枢，它完成了绝大部分系统初始化操作。

🧩 关键模块初始化顺序：

步骤	模块	描述
1	vlib_worker_thread_init()	分配线程结构，初始化线程池（main thread + worker threads）
2	vlib_physmem_init()	初始化物理内存池，用于 buffer 分配
3	vlib_frame_queue_init()	初始化 inter-thread frame 队列（用于 handoff）
4	vlib_buffer_main_init()	初始化 buffer 系统（创建 freelist、预分配）
5	vlib_register_all_static_nodes()	注册所有静态 node（如 device-input, ip4-lookup）
6	vlib_node_main_init()	初始化 node 主结构（创建调度器、记录 node ID）
7	vlib_call_all_main_loop_enter_funcs()	调用所有 main_loop_enter 回调（用于注册模块事件）
8	vlib_plugin_config()	加载插件配置，调用 plugin 注册函数
9	vlib_thread_init()	启动子线程（worker threads），阻塞直到子线程 ready
10	vlib_main_loop()	启动主线程的调度循环

3. Node 注册阶段

节点通过 VLIB_REGISTER_NODE() 宏注册，系统在 vlib_register_all_static_nodes() 时收集所有 .node 段内容。

VLIB_REGISTER_NODE (device_input_node, static) = { .function = device_input, .name = "device-input", ... };

每个节点被赋予唯一 node_index，其对应的 function 在调度器中被调用。

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4. Graph 构建

VPP 使用 graph engine 进行 packet processing，这里构建 DAG（有向无环图），包括：

• 节点之间的 next 配置

• 建立调度路径

• 每个节点维护自己的 runtime state（frame pool、next frame 指针等）

完成后，每个线程将拥有一份独立的 vlib_node_runtime_t[]。

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5. Buffer 初始化（vlib_buffer_main_init()）

主线程初始化：

• buffer freelist

• default buffer pool

• 缓存 preallocated buffers 到每个线程中（避免竞争）

• 配置 I/O buffer sizes，支持多种 payload size

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6. Thread 初始化与同步（vlib_thread_init()）

• 创建 worker 线程数由 workers {} 配置段决定

• 线程创建后进入 vlib_worker_thread_bootstrap_fn()

• 每个线程注册 signal，设置 thread-local storage（TLS）

• 所有线程 ready 后，主线程继续执行

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7. Plugin 加载（vlib_plugin_config()）

• 加载 plugin_path 目录下的所有 .so 插件

• 每个插件调用 vlib_register_all_static_nodes() 注册自己的节点

• 调用插件的 vlib_plugin_register() 初始化逻辑

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8. Main Loop 启动（vlib_main_loop()）

主线程开始进入主循环，实际就是图调度器在不断调用每个 active node：

while (1) { dispatch_nodes(); // 选择 active 节点调度执行 process_timers(); // 执行定时任务 handle_signals(); // 接收外部信号 }

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🖼️ 总体流程图

+------------------+ | main() | +--------+---------+ | v +------------------+ | vpp_main() | +--------+---------+ | v +---------------------------+ | vlib_main() | +---------------------------+ | init threads | | init buffers | | register nodes | | init plugins | | build graph | | launch workers | | enter dispatch loop | +---------------------------+

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✅ 总结：主线程启动顺序一览

阶段	说明
Step 1	入口函数 vpp_main() 启动 VLIB
Step 2	初始化内存系统、线程、frame、buffer
Step 3	注册节点、构建 graph、创建调度结构
Step 4	加载并初始化插件
Step 5	启动 worker threads 并同步
Step 6	启动主线程调度循环，等待事件包处理