dpdk uio整体分析及网卡加载

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/477600165

一、Linux内核知识点

1. __attribute__ constructor/destructor  

（1）若函数被设定为constructor属性，则该函数会在 main（）函数执行之前被自动的执行。

（2）若函数被设定为destructor属性，则该函数会在main（）函数执行之后或者exit（）被调用后被自动的执行

2.container_of宏

作用是通过结构体内某个成员变量的地址和该变量名，以及结构体类型。找到该结构体变量的地址

3. EXPORT_SYMBOL

标签内定义的函数或者符号对全部内核代码公开，不用修改内核代码就可以在您的内核模块中直接调用，即使用EXPORT_SYMBOL可以将一个函数以符号的方式导出给其他模块使用。


4.EXPORT_SYMBOL_GPL


 与EXPORT_SYMBOL类似，_GPL版本的宏定义只能使符号对GPL许可的模块可用。 符号必须在模块文件的全局部分导出,不能在函数中导出

5.ATTR

#define DRIVER_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \
    struct driver_attribute driver_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
#define DRIVER_ATTR_RW(_name) \
    struct driver_attribute driver_attr_##_name = __ATTR_RW(_name)
#define DRIVER_ATTR_RO(_name) \
    struct driver_attribute driver_attr_##_name = __ATTR_RO(_name)
#define DRIVER_ATTR_WO(_name) \
    struct driver_attribute driver_attr_##_name = __ATTR_WO(_name)

__ATTR定义于文件 include/linux/sysfs.h
#define __ATTR(_name, _mode, _show, _store) {    \
 .attr = {.name = __stringify(_name), .mode = _mode },  \
 .show = _show,      \
 .store = _store,      \
}
说明
 _name：名称，也就是将在sys fs中生成的文件名称。
 _mode：上述文件的访问权限，与普通文件相同，UGO的格式，最高权限0644，否则会报错。
 _show：显示函数，cat该文件时，此函数被调用。
 _store：写函数，echo内容到该文件时，此函数被调用。

这个主要是绑定网卡时会用到

二、内核UIO驱动框架

内核uio框架通过配置内核选项CONFIG_UIO=y使能Userspace I/O drivers，在内核初始化时会调用uio_init创建uio_class； -----内核uio.c中完成，纯内核操作；

//dpdk定义的uio pci设备描述结构
struct rte_uio_pci_dev {
    struct uio_info info; //uio 通用结构
    struct pci_dev *pdev;  //pci设备描述结构
    enum rte_intr_mode mode; //中断模式
};
struct uio_info {
    struct uio_device    *uio_dev; //uio设备属于
    const char        *name; //名称
    const char        *version; //版本号
    struct uio_mem        mem[MAX_UIO_MAPS];//可映射的内存区域列表，size == 0表示列表结束
    struct uio_port        port[MAX_UIO_PORT_REGIONS]; //网口区域列表
    long            irq; //UIO_IRQ_CUSTOM 中断号
    unsigned long        irq_flags; //请求中断号的标志
    void            *priv;  //可选的私有数据
    irqreturn_t (*handler)(int irq, struct uio_info *dev_info); //中断信息处理
    int (*mmap)(struct uio_info *info, struct vm_area_struct *vma);//内存映射操作
    int (*open)(struct uio_info *info, struct inode *inode); //打开
    int (*release)(struct uio_info *info, struct inode *inode); //释放
    int (*irqcontrol)(struct uio_info *info, s32 irq_on); //中断控制操作 关闭/打开 当向/dev/uioX中写入值时
/*
    1.注册uio驱动入口部分
*/
module_init(uio_init)

/*
	2.调用此函数
*/
static int __init uio_init(void)
{
	return init_uio_class();
}

/*
 3. 真正的注册部分
*/
static int init_uio_class(void)
{
	int ret;

	/* 申请字符设备号（alloc_chrdev_region），
	   分配字符设备（cdev_alloc），
	  uio字符设备操作函数挂载（cdev->ops = &uio_fops;）
	  并将字符设备"uio"注册到系统中（cdev_add）； 
	*/
	ret = uio_major_init();
	if (ret)
		goto exit;
	/*
		创建“/sys/class/uio”设备目录或文件系统，此时该目录为空，
		在insmod igb_uio.ko后且运行python脚本绑定网卡后此目录下才有内容；
	*/
	ret = class_register(&uio_groups);
	if (ret) {
		printk(KERN_ERR "class_register failed for uio\n");
		goto err_class_register;
	}
	return 0;

err_class_register:
	uio_major_cleanup();
exit:
	return ret;
}

/*
    __class_register函数
*/

int __class_register(struct class *cls, struct lock_class_key *key)
{
	struct subsys_private *cp;
	int error;

	pr_debug("device class '%s': registering\n", cls->name);

	cp = kzalloc(sizeof(*cp), GFP_KERNEL);
	if (!cp)
		return -ENOMEM;
	klist_init(&cp->klist_devices, klist_class_dev_get, klist_class_dev_put);
	INIT_LIST_HEAD(&cp->interfaces);
	kset_init(&cp->glue_dirs);
	__mutex_init(&cp->mutex, "subsys mutex", key);
	error = kobject_set_name(&cp->subsys.kobj, "%s", cls->name);
	if (error) {
		kfree(cp);
		return error;
	}

	/* set the default /sys/dev directory for devices of this class */
	if (!cls->dev_kobj)
		cls->dev_kobj = sysfs_dev_char_kobj;

#if defined(CONFIG_BLOCK)
	/* let the block class directory show up in the root of sysfs */
	if (!sysfs_deprecated || cls != &block_class)
		cp->subsys.kobj.kset = class_kset;
#else
	cp->subsys.kobj.kset = class_kset;
#endif
	cp->subsys.kobj.ktype = &class_ktype;
	cp->class = cls;
	cls->p = cp;

	error = kset_register(&cp->subsys);
	if (error) {
		kfree(cp);
		return error;
	}
	error = class_add_groups(class_get(cls), cls->class_groups);
	class_put(cls);
	error = add_class_attrs(class_get(cls));
	class_put(cls);
	return error;
}

EXPORT_SYMBOL_GPL(__class_register);

三、dpdk中的igb_uio模块

1.dpdk-steup.sh中插入igb_uid模块

step2_func()
{
	TITLE="Setup linux environment"

	TEXT[1]="Insert IGB UIO module"
	FUNC[1]="load_igb_uio_module"
}

load_igb_uio_module()
{
	if [ ! -f $RTE_SDK/$RTE_TARGET/kmod/igb_uio.ko ];then
		echo "## ERROR: Target does not have the DPDK UIO Kernel Module."
		echo "       To fix, please try to rebuild target."
		return
	fi

	remove_igb_uio_module

	/sbin/lsmod | grep -s uio > /dev/null
	if [ $? -ne 0 ] ; then
		modinfo uio > /dev/null
		if [ $? -eq 0 ]; then
			echo "Loading uio module"
			sudo /sbin/modprobe uio
		fi
	fi

	# UIO may be compiled into kernel, so it may not be an error if it can't
	# be loaded.

	echo "Loading DPDK UIO module"
    //把igb_uio模块加入到linux内核驱动中，执行insmod igb_ui.lo
	sudo /sbin/insmod $RTE_SDK/$RTE_TARGET/kmod/igb_uio.ko
	if [ $? -ne 0 ] ; then
		echo "## ERROR: Could not load kmod/igb_uio.ko."
		quit
	fi
}

2.igb_uio

注册igb_uio驱动主要做两件事情

    第一件事是配置中断模式;

    第二种是注册驱动

static struct pci_driver igbuio_pci_driver = {
	.name = "igb_uio",
    //id_table指针为空（即deviceid为空，类似内核igb_pci_tbl，dpdk的pci_id_igb_map），
      找不到驱动能匹配的设备，不会调用.probe钩子函数初始化；
	.id_table = NULL,
	.probe = igbuio_pci_probe,
	.remove = igbuio_pci_remove,
};


//插入驱动到内核
static int __init
igbuio_pci_init_module(void)
{
	int ret;
    
	if (igbuio_kernel_is_locked_down()) {
		pr_err("Not able to use module, kernel lock down is enabled\n");
		return -EINVAL;
	}

	if (wc_activate != 0)
		pr_info("wc_activate is set\n");
    //配置中断模式
	ret = igbuio_config_intr_mode(intr_mode);
	if (ret < 0)
		return ret;

	//注册驱动
	return pci_register_driver(&igbuio_pci_driver);
}

/*
    1.入口部分
*/
module_init(igbuio_pci_init_module);

pci_register_driver属于内核中函数，是向pci总线上注册uio设备驱动

 以下是内核函数

#define pci_register_driver(driver)		\
	__pci_register_driver(driver, THIS_MODULE, KBUILD_MODNAME)

int __pci_register_driver(struct pci_driver *drv, struct module *owner,
			  const char *mod_name)
{
	/* initialize common driver fields */
	drv->driver.name = drv->name;
	drv->driver.bus = &pci_bus_type;
	drv->driver.owner = owner;
	drv->driver.mod_name = mod_name;

	spin_lock_init(&drv->dynids.lock);
	INIT_LIST_HEAD(&drv->dynids.list);

	/* register with core */
	return driver_register(&drv->driver);
}
EXPORT_SYMBOL(__pci_register_driver);



int driver_register(struct device_driver *drv)
{
	int ret;
	struct device_driver *other;

	BUG_ON(!drv->bus->p);

	if ((drv->bus->probe && drv->probe) ||
	    (drv->bus->remove && drv->remove) ||
	    (drv->bus->shutdown && drv->shutdown))
		printk(KERN_WARNING "Driver '%s' needs updating - please use "
			"bus_type methods\n", drv->name);

	other = driver_find(drv->name, drv->bus);
	if (other) {
		printk(KERN_ERR "Error: Driver '%s' is already registered, "
			"aborting...\n", drv->name);
		return -EBUSY;
	}

	ret = bus_add_driver(drv);
	if (ret)
		return ret;
	ret = driver_add_groups(drv, drv->groups);
	if (ret) {
		bus_remove_driver(drv);
		return ret;
	}
	kobject_uevent(&drv->p->kobj, KOBJ_ADD);

	return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(driver_register);

int bus_add_driver(struct device_driver *drv)
{
	struct bus_type *bus;
	struct driver_private *priv;
	int error = 0;

	bus = bus_get(drv->bus);
	if (!bus)
		return -EINVAL;

	pr_debug("bus: '%s': add driver %s\n", bus->name, drv->name);

	priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
	if (!priv) {
		error = -ENOMEM;
		goto out_put_bus;
	}
	klist_init(&priv->klist_devices, NULL, NULL);
	priv->driver = drv;
	drv->p = priv;
	priv->kobj.kset = bus->p->drivers_kset;
	error = kobject_init_and_add(&priv->kobj, &driver_ktype, NULL,
				     "%s", drv->name);
	if (error)
		goto out_unregister;

	klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers);
	if (drv->bus->p->drivers_autoprobe) {
		if (driver_allows_async_probing(drv)) {
			pr_debug("bus: '%s': probing driver %s asynchronously\n",
				drv->bus->name, drv->name);
			async_schedule(driver_attach_async, drv);
		} else {
			error = driver_attach(drv);
			if (error)
				goto out_unregister;
		}
	}
	module_add_driver(drv->owner, drv);

	error = driver_create_file(drv, &driver_attr_uevent);
	if (error) {
		printk(KERN_ERR "%s: uevent attr (%s) failed\n",
			__func__, drv->name);
	}
	error = driver_add_groups(drv, bus->drv_groups);
	if (error) {
		/* How the hell do we get out of this pickle? Give up */
		printk(KERN_ERR "%s: driver_create_groups(%s) failed\n",
			__func__, drv->name);
	}

	if (!drv->suppress_bind_attrs) {
		error = add_bind_files(drv);
		if (error) {
			/* Ditto */
			printk(KERN_ERR "%s: add_bind_files(%s) failed\n",
				__func__, drv->name);
		}
	}

	return 0;

out_unregister:
	kobject_put(&priv->kobj);
	kfree(drv->p);
	drv->p = NULL;
out_put_bus:
	bus_put(bus);
	return error;
}

int sysfs_create_groups(struct kobject *kobj,
			const struct attribute_group **groups)
{
	int error = 0;
	int i;

	if (!groups)
		return 0;

	for (i = 0; groups[i]; i++) {
		error = sysfs_create_group(kobj, groups[i]);
		if (error) {
			while (--i >= 0)
				sysfs_remove_group(kobj, groups[i]);
			break;
		}
	}
	return error;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(sysfs_create_groups);

流程梳理：

insmod igb_uio.ko-->module_init(igbuio_pci_init_module)-->igbuio_pci_init_module-->pci_register_driver(内核函数)-->__pci_register_driver(内核)-->driver_register(内核)

注：

（1）“/sys/bus/pci/drivers/igb_uio/”下存放的是驱动igb_uio目录文件；

（2）“/sys/class/uio/uioX”下存放的是uio设备目录文件，与“/dev/uioX”设备句柄对应

四.绑定网卡到igb_uio模块

4.1 脚本中的代码

dpdk.setup.sh

step2_func()
{

	TEXT[7]="Bind Ethernet/Baseband/Crypto device to IGB UIO module"
	FUNC[7]="bind_devices_to_igb_uio"

}

bind_devices_to_igb_uio()
{
	if [ -d /sys/module/igb_uio ]; then
		${RTE_SDK}/usertools/dpdk-devbind.py --status
		echo ""
		echo -n "Enter PCI address of device to bind to IGB UIO driver: "
		read PCI_PATH
        //主要是执行此部分
		sudo ${RTE_SDK}/usertools/dpdk-devbind.py -b igb_uio $PCI_PATH && echo "OK"
	else
		echo "# Please load the 'igb_uio' kernel module before querying or "
		echo "# adjusting device bindings"
	fi
}
#! /usr/bin/env python
# SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
# Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
#

from __future__ import print_function
import sys
import os
import getopt
import subprocess
from os.path import exists, abspath, dirname, basename

# The PCI base class for all devices
network_class = {'Class': '02', 'Vendor': None, 'Device': None,
                    'SVendor': None, 'SDevice': None}
acceleration_class = {'Class': '12', 'Vendor': None, 'Device': None,
                      'SVendor': None, 'SDevice': None}
ifpga_class = {'Class': '12', 'Vendor': '8086', 'Device': '0b30',
                    'SVendor': None, 'SDevice': None}
encryption_class = {'Class': '10', 'Vendor': None, 'Device': None,
                   'SVendor': None, 'SDevice': None}
intel_processor_class = {'Class': '0b', 'Vendor': '8086', 'Device': None,
                   'SVendor': None, 'SDevice': None}
cavium_sso = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a04b,a04d',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
cavium_fpa = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a053',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
cavium_pkx = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a0dd,a049',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
cavium_tim = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a051',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
cavium_zip = {'Class': '12', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a037',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
avp_vnic = {'Class': '05', 'Vendor': '1af4', 'Device': '1110',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}

octeontx2_sso = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a0f9,a0fa',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
octeontx2_npa = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a0fb,a0fc',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
octeontx2_dma = {'Class': '08', 'Vendor': '177d', 'Device': 'a081',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}

intel_ioat_bdw = {'Class': '08', 'Vendor': '8086', 'Device': '6f20,6f21,6f22,6f23,6f24,6f25,6f26,6f27,6f2e,6f2f',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
intel_ioat_skx = {'Class': '08', 'Vendor': '8086', 'Device': '2021',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}
intel_ntb_skx = {'Class': '06', 'Vendor': '8086', 'Device': '201c',
              'SVendor': None, 'SDevice': None}

network_devices = [network_class, cavium_pkx, avp_vnic, ifpga_class]
baseband_devices = [acceleration_class]
crypto_devices = [encryption_class, intel_processor_class]
eventdev

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5月31日&#xff0c;在西安这座古老而又充满活力的城市&#xff0c;一群自媒体驾驶着比亚迪秦L DM-i&#xff0c;踏上了从祖国西北到东南的穿越之旅。 在本次试驾活动中&#xff0c;自媒体们不仅要体验这款新能源车型的驾驶性能&#xff0c;而且还要亲自验证它在实际道路和极端…
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基于聚类和回归分析方法探究蓝莓产量影响因素与预测模型研究

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&#x1f31f;欢迎来到 我的博客 —— 探索技术的无限可能&#xff01; &#x1f31f;博客的简介&#xff08;文章目录&#xff09; 目录 背景数据说明数据来源思考 正文数据预处理数据读取数据预览数据处理 相关性分析聚类分析数据处理确定聚类数建立k均值聚类模型 多元线性回…
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【专利 超音速】基于分类模型的轻量级工业图像关键点检测方法

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申请号CN202311601629.7公开号&#xff08;公开&#xff09;CN117710683A申请日2023.11.27申请人&#xff08;公开&#xff09;超音速人工智能科技股份有限公司发明人&#xff08;公开&#xff09;张俊峰(总); 杨培文(总); 沈俊羽; 张小村 摘要 本发明涉及一种基于分类模型的…
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【Makefile笔记】小白入门篇

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【Makefile笔记】小白入门篇 文章目录 【Makefile笔记】小白入门篇所需组件一、简单了解Makefile1.Makefile简介2.Makefile 原理 二、为什么要使用Makefile1.解决编译时链库的不便2.提高编译效率&#xff0c;缩短编译时间&#xff08;尤其是大工程&#xff09; 三、Makefile语法…
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vue 使用 Vxe UI vxe-print 实现复杂的 Web 打印，支持页眉、页尾、分页的自定义模板

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Vxe UI vue 使用 Vxe UI vxe-print 实现复杂的 Web 打印&#xff0c;支持页眉、页尾、分页的自定义模板 官方文档 https://vxeui.com 查看 github、gitee 页眉-自定义标题 说明&#xff1a;vxe-print-page-break标签用于定义分页&#xff0c;一个标签一页内容&#xff0c;超…
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Rust 性能分析

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都说Rust性能好,但是也得代码写得好,猜猜下面两个代码哪个快 . - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; use std::collections::HashMap; use lazy_static::lazy_static;lazy_static! {static ref DIGIT: HashMap<char, usize> {let mut m HashMap::new();for c in …
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