FAST軟件編程基礎(chǔ)（1）Fast_packet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
發(fā)布時(shí)間：2019-4-18
FAST的核心優(yōu)點(diǎn)是支持軟硬協(xié)同的分組處理。在FAST架構(gòu)中，用戶在Linux用戶空間編寫的進(jìn)程稱為UA（User Application）。在FAST硬件流水線確定后，用戶可通過(guò)UA編程實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件流水線的控制，從硬件流水線接收分組，或?qū)⒎纸M發(fā)往硬件流水線進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。
一、Fast_packet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Fast_packet是UA編程必須使用的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，UA通過(guò)FAST編程API收發(fā)的分組均使用Fast_packet結(jié)構(gòu)定義。fast_packet主要由用戶模塊（UM）頭標(biāo)識(shí)，對(duì)齊標(biāo)志以及完整的以太網(wǎng)報(bào)文三部分組成，如下所示。
Fast報(bào)文分為數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文兩種類型。數(shù)據(jù)報(bào)文的data中存儲(chǔ)完整以太網(wǎng)報(bào)文，用于UA和FAST流水線之間，以及UA之間分組的交換；Fast控制報(bào)文用于UA 和Fast流水線之間的控制通信，如UA對(duì)流水線中相應(yīng)模塊中寄存器、計(jì)數(shù)器和控制表的讀寫等操作?？刂茍?bào)文的data值為空。
Flag字段為2字節(jié)，主要有兩個(gè)作用。一是將14字節(jié)的以太網(wǎng)頭補(bǔ)齊為16字節(jié)，將IP分組的頭對(duì)齊到16字節(jié)邊界，便于軟硬件的處理。二是FAST內(nèi)核軟件使用該標(biāo)志來(lái)標(biāo)記FAST報(bào)文。用戶可以不初始化和使用該字段。
二、um_metadata結(jié)構(gòu)定義
FAST數(shù)據(jù)報(bào)文中的um_metadata結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)在軟硬件模塊之間傳遞分組的元數(shù)據(jù)信息，主要包含報(bào)文時(shí)間戳，序號(hào)，源目的MID，報(bào)文長(zhǎng)度，端口號(hào)等，詳細(xì)定義如下：
UA編程時(shí)，需要對(duì)um_metadata結(jié)構(gòu)體中的discard、pktdst、pktsrc、outport、dstmid、srcmid、inport、flowID、len等字段進(jìn)行初始化。
discard表示報(bào)文是否丟棄，默認(rèn)為0，表示不丟棄，置1時(shí)表示丟棄，如執(zhí)行ddos防御策略時(shí)，異常報(bào)文流要丟棄，此時(shí)discard必須設(shè)置為1；
pktdst、pktsrc標(biāo)識(shí)報(bào)文的輸入輸出方向，0表示輸出到網(wǎng)絡(luò)端口，1表示輸出到CPU。如UA處理后的報(bào)文需要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，則應(yīng)該設(shè)置pktsrc為1，pktdst為0；
inport、outport標(biāo)識(shí)報(bào)文從設(shè)備的物理端口輸入輸出，一般是結(jié)合流表規(guī)則一起使用；
dstmid、srcmid標(biāo)識(shí)報(bào)文下次處理的目的模塊編號(hào)和上次處理時(shí)的模塊編號(hào)。如UA處理后的報(bào)文需要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，則dstmid設(shè)置為5；
flowID字段由FAST UM填充，標(biāo)識(shí)著報(bào)文命中了哪一條流表；
len表示整個(gè)FAST報(bào)文長(zhǎng)度（包含UM頭，對(duì)齊標(biāo)志和完整以太網(wǎng)報(bào)文）。FAST平臺(tái)報(bào)文緩存區(qū)最大為2048，完整以太網(wǎng)報(bào)文的MTU不超過(guò)1518。
Pkttype字段表示報(bào)文類型，0為數(shù)據(jù)報(bào)文，1為控制報(bào)文。
三、ctl_metadata結(jié)構(gòu)定義
FAST平臺(tái)控制報(bào)文對(duì)應(yīng)的控制信息為ctl_metadata，包含值、掩碼、地址、源目的MID、類型、報(bào)文類型等，詳細(xì)定義如下。
需要注意的是，用戶在UA編程時(shí)不需要自己構(gòu)造Fast控制報(bào)文，而是通過(guò)調(diào)用FAST編程API提供的fast_ua_hw_rd()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件流水線的管理。FAST 編程API的使用說(shuō)明將在后續(xù)文章中介紹。
