Intel E810 Advanced RSS介绍
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Intel E810 Advanced RSS介绍
Su Simei; Guo Jia
一
Advanced RSS的特性
Legacy的RSS是对普通五元组(src ip, dst ip, src port, dst port, protocol)进行哈希，而且默认情况下是对报文的五元组同时进行哈希。Intel E810对RSS做了增强，支持Advanced RSS, 主要体现在以下方面：
(1) 支持通过RTE_FLOW API对RSS的input set, hash function等进行动态配置。如只对ipv4报文的src ip或者dst ip进行哈希; 对ipv4报文设置hash function达到对称哈希，交换src ip和dst ip的值，报文到达同一个队列。对称哈希的意义: 对上下行的业务，到达同一个core，使得效率更高。
(2) 随着DDP(Dynamic Device Personalization)的出现，可以对更多的协议进行解析并哈希，如对GTPU的teid, PPPoE的session id , L2TPv3的session id, ESP的spi, AH的spi等。
二
硬件实现概念
RSS和flow director一样，都属于分类过滤器，从高层面的角度看，分类过滤器的框图如图1，此图来源于Intel E810 Datasheet
图1 分类过滤器的框图
图1中主要模块的描述如下
Profile ID: 一个由包的类型，包的标识以及VSI生成的功能。
Field Vector: 以filter的profile id为基础，从包头中被抽取出来的内容。
Input Set: 从包头中抽取出来的一些域，一般等同于field vector或者是其中某几位的掩码。
Filter Lookup: 通过精确匹配或者是RSS来分发，并把包和一些行为(action)关联起来。
Action: 如指定到达某个queue、拒绝或接收某个类型的包等行为。
Priority Resolver: 默认的优先级从高到低是ACL, switch, FDIR, RSS。
上面描述的是RSS, FDIR等过滤器的通用模块，针对RSS，它有自己的逻辑框图，如图2。
图2 RSS的逻辑框图
Incoming packets进入到parser模块，五元组src ip、dst ip、src port、dst port和protocol中的子集作为input set，结合一个任意的hash key以及hash function(默认hash function是Toeplitz function)计算得到hash value，用hash value求模redirection table size的结果去索引redirection table以得到被最终散列到的队列，并最终被对应的CPU worker收到。
三
AVF RSS的软件实现流程
Advanced RSS同时支持DPDK PF和AVF。以AVF RSS为例，其实现机制：在AVF中对到达的flow进行解析，将解析的结果通过virtual channel传递给PF，在PF中实现创建或者删除这条规则。这里的virtual channel是作为PF和VF之间协商的消息通道，即PF和VF共用的相关数据结构。对增加或者删除一条RSS规则来说，VF传递给PF的信息是这条规则的具体信息，包括报文类型，报文协议的层数，需要哈希的域，非隧道报文或隧道报文，哈希function(用来指定对称哈希或非对称哈希)等。其流程图如图3。
图3 在AVF中配置RSS Flow的流程图
四
测试用例
(1) Example 1: 创建一个对ipv4报文的src进行哈希的规则
flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end actions rss types ipv4 l3-src-only end key_len 0 queues end / end
一条RSS flow由pattern和action构成，pattern是eth_ipv4, action是RSS, type表示input set，即对包的哪些域进行哈希。在这个例子中，ipv4表示rss type，需和前面的pattern一致，l3-src-only是对rss type ipv4的修饰，表示对ipv4的src进行哈希。Key_len 0和queues end表示在rte_flow的命令中暂时不支持对RSS的key_len和queue的配置，但可在flow director中配置queue region。
测试结果如下: 发一个ipv4类型的报文，改变src的值，可以观察到不同src ip的报文被散列到不同的队列中。
(2) Example 2: 创建一个对ipv4-udp报文对称哈希的规则
flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / udp / end actions rss func symmetric_toeplitz types ipv4-udp end key_len 0 queues end / end
pattern是eth_ipv4_udp，通过指定rss func为symmetric Toeplitz hash来配置对称哈希，rss type为ipv4-udp，和前面的pattern保持一致，表示对ipv4-udp的报文进行对称hash，即交换src ipv4和dst ipv4、src udp port和dst udp port，hash结果保持不变，到达同一个队列。
测试结果如下：
sendp(Ether()/IP(src="1.1.4.1",dst="2.2.2.3")/UDP(sport=20,dport=22),iface="enp175s0f3")
RSS hash=0xb4169d0
sendp(Ether()/IP(src="2.2.2.3",dst="1.1.4.1")/UDP(sport=22,dport=20),iface="enp175s0f3")
RSS hash=0xb4169d0
五
总结
本文主要介绍Intel E810 Advanced RSS的概念、硬件实现和测试用例，以及AVF Advanced RSS软件实现流程。目前Advanced RSS在5G UPF等workload中有广泛的应用。如果大家对Advanced RSS感兴趣，欢迎继续关注后续Advanced RSS在VPP中具体应用的文章。
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