DPDK 技术系统学习一（接收，发送，arp，icmp 功能测试）

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-19.08.2export 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-d3sudo 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
2 directories, 12 files

运行测试进行查看，

===》网卡接收到的数据过多

===》使用测试代码对接收到数据进行过滤，解析 udp 的相关数据，通过打印观察现象，

===》运行测试 demo，使用串口调试工具模拟 udp 的发送，观察 demo 打印信息。

2：正确测试结果如下：

1：测试 demo 运行如下：

root@ubuntu:/home/hlp/dpdk/dpdk-stable-19.08.2/examples/01_recv# ./build/dpdk_recv EAL: Detected 8 lcore(s)EAL: Detected 1 NUMA nodesEAL: Multi-process socket /var/run/dpdk/rte/mp_socketEAL: Selected IOVA mode 'PA'EAL: No available hugepages reported in hugepages-1048576kBEAL: Probing VFIO support...EAL: VFIO support initializedEAL: PCI device 0000:02:06.0 on NUMA socket -1EAL:   Invalid NUMA socket, default to 0EAL:   probe driver: 8086:100f net_e1000_emEAL: PCI device 0000:03:00.0 on NUMA socket -1EAL:   Invalid NUMA socket, default to 0EAL:   probe driver: 15ad:7b0 net_vmxnet3

2：启动网络调试助手进行数据发送测试：==》中间可能有发送不成功，下文分析

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描述：

====》从图中可以看到，测试发送后，基于 dpdk 实现的测试 demo 运行 ok

====》demo 可以正常接收到我们的数据，并正常分析出我们的报文中的原 ip，目的 ip，以及发送内容

遗留问题：

====》 这里的端口打印可能有问题，后期通过自己实现解决

====》这里除了接收我们的消息外，还会接收到相关其他的 udp 数据，为什么？

3：测试中流程分析：

我的测试场景是：使用物理机+虚拟机（linux 环境进行测试）

在物理机上用串口模拟工具下发，目标 ip 填写的是上文保存的 dpdk 绑定网卡前的 ip，端口随机。

使用串口工具进行测试时，会发现必然无法发送成功的场景，这是因为这里的发送 ip 没有找到对应的 arp 表。

分析：

===》要想在物理机发送给虚拟机的链路 ok，需要 arp 表的支持。

===》ip 其实是可变的，mac 地址（唯一）是寻址的关键，需要配置 arp 表。

===》配置 arp 表需要关注，arp -a 查出的 arp 表是多个接口有对应关系，需要配置 arp 表在对应的接口上。

配置 arp 表的相关命令如下：

#注意  这里一定要保存对dpdk绑定的网卡的mac地址# 查看arp 表 arp -a#使用arp命令进行添加 ==》还是不生效，没添加在对应接口中arp -s 192.168.50.59 00-0c-29-4d-f0-d3arp -d 192.168.50.59 
#使用netsh进行arp的绑定#1：找到 网线或者网卡对应的idx netsh i i show in#2： 绑定网卡和解绑命令（这里使用有线网或者以太网） 16是查找到的网卡对应的idx值netsh -c i i add neighbors 16 192.168.50.59 00-0c-29-4d-f0-d3#配置后可以通过arp -a查看，发现多了一个静态arp#192.168.50.59         00-0c-29-85-2e-88     静态netsh  i i delete neighbors 16

3：基于 dpdk 实现通过网卡发送数据。

3.1：思路描述

在 dpdk 接管网卡数据，解析 udp 数据的基础上，实现 udp 数据的回复发送。

通过 dpdk 相关接口，初始化时要获取到 dpdk 绑定的本端网卡的 mac 地址

需要根据获取到的 udp 的数据报，按照 ethhdr 协议栈，ip 协议栈，udp 协议栈依次解析，获取原端口，目的端口，原 ip，目的 ip，来源数据的 mac 地址等必要数据

根据相关协议栈规则，构造附后 udp 报文的结构的数据 eth 头，ip 头，udp 头+body 数据的结构进行发送。

3.2：测试

这里直接用老师的 demo，02_send.c，编译和运行同上。

参考上文，同样需要手动配置绑定 arp，使通路可以识别。

观察：串口通信工具能正常接收到 dpdk 回复的原数据。

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4：实现 arp 的探测回复功能。

每一次测试时，都需要手动配置 arp 才能使链路通，需要 arp 功能支持。

arp 业务处理有三个点：

===》1：收到 arp 探测报文，对探测报文的回复（arp response）

===》2：广播发送 arp 探测报文（arp request）

===》3：arp 表的保存

arp 主要实现和获取了网络 ip 和 mac 地址的对应映射，是局域网网络互通的关键。

4.1 arp 描述及 demo 梳理

dpdk 可以接管网卡接收到的所有数据。

对数据进行解析，过滤 arp 报文，根据协议类型（0x0806）。

对所有的 arp 报文进行解析（根据本机 ip），因为会收到局域网所有节点的 arp 探测报文。

已经过滤出是本机 ip 对应探测的 arp 报文，根据 arp 协议（eth 头+arp 头），构造 arp 报文进行发送

4.2 测试 demo 的操作及运行

获取老师提供的 arp.c 文件，修改文件中设定的本机 ip。

删除测试物理机上已经配置的 arp 映射关系（netsh i i delete neighbors 16）。

编译并进行运行测试。

===》在没有对物理机 arp 表做 dpdk 绑定的网卡映射信息前提下，使用串口工具进行 udp 发送测试

===》启动后发现，可以收到并过滤出局域网多个环境发来的 arp 探测请求

===》使用串口工具进行 udp 发送测试，观察到现象

#1： 使用arp -a查物理机arp表，新增了dpdk接收网卡对应mac的一条信息  192.168.50.59         00-0c-29-4d-f0-d3     动态#2: 不用手动配置arp  上文udp的发送和接收都正常。

理解：在发送 udp/tcp 等数据前，会查看对应的 arp 缓存表，如果没有找到映射信息，会先发 arp 探测报文。

现象：可以尝试观察日志/抓包，针对物理机给 dpdk 发送 udp 数据的场景，分析这里 arp 探测报文的发送时机。（物理机可以抓包查看，dpdk 测试机可以通过日志查看，应该是在接收 udp 报文前有一个物理机 ip 的 arp 探测报文）

5：icmp 协议报文的实现

5.1：概述

icmp 协议是 ip 层的附属协议，

ICMP 相当于网络世界的侦察兵。常用的有两种类型，主动探查的查询报文和异常报告的差错报文。

ping 命令使用查询报文，Traceroute 命令使用差错报文。

这里实现基础的 ping 命令的功能，

5.2：测试

1：获取已有的测试 demo，同上，修改源码中设定本机的 ip 值，获取网卡 mac 地址与该 ip 绑定，提供 arp 支持（这里的 ip 设置要注意，注意和测试机同一网段）。

2：对网卡接收到的报文，根据 ip 头部协议类型解析提取 icmp 相关的报文，根据 icmp 协议头部类型，提取为 ping 命令对应报文，解析后获取必要信息构造 icmp 报文进行回复。

3：运行该 demo 的情况下，在测试机器上运行 ping 网卡配置的 ip，观察返回报文以及我们的运行日志。

5.3：测试结果

可以看到，在没有启动测试代码前，无法 ping 通，启动后，已经实现 ping 命令功能，日志上可以看到一些日志：

6：参考资料：

DPDK 的学习资料及学习路线总结图点击：DPDK学习资料 获取及学习路线总结图

推荐 DPDK 学习视频链接：Dpdk/网络协议栈/vpp/OvS/DDos/NFV/虚拟化/高性能专家

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