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FAST軟件編程基礎(1)Fast_packet數據結構
發布時間:2019-4-18
     FAST的核心優點是支持軟硬協同的分(fēn)組處理。在FAST架構中(zhōng),用戶在Linux用戶空間編寫的進程稱爲UA(User Application)。在FAST硬件流水線确定後,用戶可通過UA編程實現對硬件流水線的控制,從硬件流水線接收分(fēn)組,或将分(fēn)組發往硬件流水線進行處理和轉發。
一(yī)、Fast_packet數據結構
     Fast_packet是UA編程必須使用的核心數據結構,UA通過FAST編程API收發的分(fēn)組均使用Fast_packet結構定義。fast_packet主要由用戶模塊(UM)頭标識,對齊标志(zhì)以及完整的以太網報文三部分(fēn)組成,如下(xià)所示。
     Fast報文分(fēn)爲數據報文和控制報文兩種類型。數據報文的data中(zhōng)存儲完整以太網報文,用于UA和FAST流水線之間,以及UA之間分(fēn)組的交換;Fast控制報文用于UA 和Fast流水線之間的控制通信,如UA對流水線中(zhōng)相應模塊中(zhōng)寄存器、計數器和控制表的讀寫等操作。控制報文的data值爲空。
     Flag字段爲2字節,主要有兩個作用。一(yī)是将14字節的以太網頭補齊爲16字節,将IP分(fēn)組的頭對齊到16字節邊界,便于軟硬件的處理。二是FAST内核軟件使用該标志(zhì)來标記FAST報文。用戶可以不初始化和使用該字段。
二、um_metadata結構定義
     FAST數據報文中(zhōng)的um_metadata結構負責在軟硬件模塊之間傳遞分(fēn)組的元數據信息,主要包含報文時間戳,序号,源目的MID,報文長度,端口号等,詳細定義如下(xià):
     UA編程時,需要對um_metadata結構體(tǐ)中(zhōng)的discard、pktdst、pktsrc、outport、dstmid、srcmid、inport、flowID、len等字段進行初始化。
     discard表示報文是否丢棄,默認爲0,表示不丢棄,置1時表示丢棄,如執行ddos防禦策略時,異常報文流要丢棄,此時discard必須設置爲1;
     pktdst、pktsrc标識報文的輸入輸出方向,0表示輸出到網絡端口,1表示輸出到CPU。如UA處理後的報文需要發送到網絡中(zhōng),則應該設置pktsrc爲1,pktdst爲0;
     inport、outport标識報文從設備的物(wù)理端口輸入輸出,一(yī)般是結合流表規則一(yī)起使用;
     dstmid、srcmid标識報文下(xià)次處理的目的模塊編号和上次處理時的模塊編号。如UA處理後的報文需要發送到網絡中(zhōng),則dstmid設置爲5;
     flowID字段由FAST UM填充,标識着報文命中(zhōng)了哪一(yī)條流表;
     len表示整個FAST報文長度(包含UM頭,對齊标志(zhì)和完整以太網報文)。FAST平台報文緩存區最大(dà)爲2048,完整以太網報文的MTU不超過1518。
     Pkttype字段表示報文類型,0爲數據報文,1爲控制報文。
三、ctl_metadata結構定義
     FAST平台控制報文對應的控制信息爲ctl_metadata,包含值、掩碼、地址、源目的MID、類型、報文類型等,詳細定義如下(xià)。
      需要注意的是,用戶在UA編程時不需要自己構造Fast控制報文,而是通過調用FAST編程API提供的fast_ua_hw_rd()函數來實現對硬件流水線的管理。FAST 編程API的使用說明将在後續文章中(zhōng)介紹。