Descripteurs et extensions de paquets

Dans NetAdapterCx, les descripteurs de paquets sont de petites structures compactes et extensibles au runtime qui décrivent un paquet réseau. Chaque paquet nécessite les éléments suivants :

• Un descripteur principal
• Un ou plusieurs descripteurs de fragments
• Zéro ou plusieurs extensions de paquets

Le descripteur principal du paquet est la structure NET_PACKET . Il contient uniquement les métadonnées les plus élémentaires applicables à tous les paquets, telles que la disposition de trame d’un paquet donné et l’index du premier descripteur de fragment du paquet.

Chaque paquet doit également avoir un ou plusieurs descripteurs de fragments, ou des structures NET_FRAGMENT , qui décrivent l’emplacement dans la mémoire système où résident les données de paquet.

Les extensions sont facultatives et contiennent des métadonnées par paquet ou par fragment pour les fonctionnalités spécifiques au scénario. Par exemple, les extensions de paquets peuvent contenir les informations de déchargement pour la somme de contrôle, le déchargement d’envoi volumineux (LSO) et la fusion de segment de réception (RSC) ou contenir des détails spécifiques à l’application. Les extensions de fragment peuvent contenir des informations d’adresse virtuelle, des informations d’adresse DMA logiques ou d’autres informations pour le fragment.

Ensemble, ces descripteurs et extensions contiennent toutes les métadonnées relatives à un paquet réseau. Voici deux exemples de la façon dont ils décrivent un paquet. La première figure montre un scénario dans lequel le paquet entier est stocké à l’intérieur d’un seul fragment de mémoire et le déchargement de somme de contrôle a été activé.

La deuxième figure montre un paquet stocké sur deux fragments de mémoire, avec le déchargement de somme de contrôle et RSC activé.

Stockage et accès du descripteur de paquets

Les descripteurs de paquets et les descripteurs de fragment sont tous deux stockés dans des structures NET_RING . Un pilote client de carte réseau accède aux anneaux réseau et effectue des opérations sur eux en appelant l'interface d'itération de l'anneau réseau, ce qui permet au pilote de travailler avec NetAdapterCx pour transmettre des données réseau au matériel et retourner les données traitées vers le système d'exploitation.

Pour plus d’informations sur les anneaux nets et l’interface itérateur de l’anneau net, consultez Présentation des anneaux nets.

Extensibilité du descripteur de paquet

L’extensibilité est une fonctionnalité principale du descripteur de paquet NetAdapterCx, formant ainsi la base de la version et des performances du descripteur. Au moment de l’exécution, le système d’exploitation alloue tous les descripteurs de paquets pour chaque file d’attente de paquets dans un bloc contigu, ainsi que toutes les extensions disponibles. Chaque bloc d’extension se trouve immédiatement derrière le descripteur principal, comme illustré dans la figure suivante :

Les pilotes clients de carte réseau ne sont pas autorisés à encoder en dur le décalage vers un bloc d’extension. Au lieu de cela, ils doivent interroger au moment de l’exécution le décalage vers une extension particulière. Par exemple, un pilote peut interroger le décalage vers l’extension B et récupérer 70 octets comme dans la figure suivante :

Une fois qu’une file d’attente de paquets et ses descripteurs sont créés, tous leurs décalages d’extension sont garantis par le système comme étant constants, les pilotes n’ont donc pas besoin de re-interroger les décalages souvent. En outre, étant donné que toutes les extensions sont pré-allouées par le système dans un bloc au moment de l’initialisation de la file d’attente de paquets, il n’est pas nécessaire d’allouer au runtime des blocs, de rechercher une liste pour un descripteur spécifique ou de stocker des pointeurs vers chaque extension de paquet.

Gestion des versions du descripteur de paquets

Le descripteur de paquet principal de NetAdapterCx peut être facilement étendu dans les versions ultérieures en ajoutant de nouveaux champs à la fin, comme dans la figure suivante :

Les pilotes clients plus récents qui connaissent les champs V2 peuvent y accéder, tandis que les pilotes V1 uniquement utilisent des décalages d’extension pour ignorer les champs V2 afin qu’ils puissent accéder aux champs qu’ils comprennent. En outre, chaque extension peut être versionnée de la même façon que la figure suivante :

Pilote client qui comprend la nouvelle extension peut l’utiliser. D’autres pilotes clients peuvent ignorer les nouveaux champs. Cela permet à différentes parties du descripteur de paquets d’être versionnée indépendamment.

Performances des descripteurs de paquets et des chemins de données

La fonctionnalité d'extensibilité décrite précédemment offre des avantages pour aider les pilotes à répondre aux exigences de performances des cartes réseaux qui sont capables de centaines de gigabits par seconde, avec des milliers de files d'attente.

1. Les descripteurs de paquets sont conservés aussi compacts que possible pour améliorer les accès au cache du processeur, car les fonctionnalités et les extensions qui ne sont pas utilisées occupent 0 octets d’espace dans les descripteurs.
2. Il n’y a pas de déréférencement de pointeur, uniquement une arithmétique de décalage, car les extensions sont intégrées directement, ce qui permet non seulement d’économiser de l’espace, mais aussi d’optimiser les accès au cache du processeur.
3. Les extensions sont allouées au moment de la création de la file d’attente. Par conséquent, les pilotes n’ont pas besoin d’allouer et de libérer de la mémoire dans le flux de données actif ou de gérer les listes de blocs de contexte en lookaside.

Utilisation d’extensions de paquets

Inscription d’extensions de paquets

La première étape de l’utilisation des extensions de paquets dans votre pilote client NIC consiste à déclarer vos déchargements matériels pris en charge. Lorsque vous publiez la prise en charge des déchargements tels que la somme de contrôle et l’authentification unique, NetAdapterCx inscrit automatiquement les extensions de paquets associées en votre nom.

Pour obtenir un exemple de code illustrant les déchargements matériels utilisés en publicité, consultez Présentation des déchargements matériels.

Interrogation des décalages d'extension des paquets pour les files d'attente du chemin de données

Après avoir enregistré des extensions de paquets en déclarant la prise en charge du déchargement par le matériel, vous aurez besoin des décalages d'extension pour accéder à chacune d'elles lorsque vous traitez vos paquets. Pour réduire les appels externes de votre pilote et améliorer les performances, vous pouvez interroger les décalages de vos extensions lors de la fonction de rappel EvtNetAdapterCreateTx(Rx)Queue et stocker les informations de décalage dans le contexte de votre file d’attente.

Pour obtenir un exemple d’interrogation des décalages d’extension et de leur stockage dans le contexte de file d’attente, consultez Files d’attente de transmission et de réception.

Obtention d’extensions de paquets au moment de l’exécution

Une fois que vous avez stocké les décalages d’extension dans votre contexte de file d’attente, vous pouvez les utiliser à chaque fois que vous avez besoin d’obtenir des informations à partir d'une extension. Par exemple, vous pouvez appeler la méthode NetExtensionGetPacketChecksum pendant que vous programmez des descripteurs pour le matériel dans une file d’attente de transmission.

    // Get the extension offset from the device context
    PMY_TX_QUEUE_CONTEXT queueContext = GetMyTxQueueContext(txQueue);
    NET_EXTENSION checksumExtension = queueContext->ChecksumExtension;

    // Get the checksum info for this packet
    NET_PACKET_CHECKSUM* checksumInfo = NetExtensionGetPacketChecksum(checksumExtension, packetIndex);

    // Do work with the checksum info
    if (packet->Layout.Layer3Type == NET_PACKET_LAYER3_TYPE_IPV4_NO_OPTIONS ||
        packet->Layout.Layer3Type == NET_PACKET_LAYER3_TYPE_IPV4_WITH_OPTIONS ||
        packet->Layout.Layer3Type == NET_PACKET_LAYER3_TYPE_IPV4_UNSPECIFIED_OPTIONS)
    {
        if(checksumInfo->Layer4 == NET_PACKET_TX_CHECKSUM_REQUIRED)
        {
            ...
        }
    }
    ...

Constantes d’extension de paquets prédéfinies et méthodes d’assistance

NetAdapterCx fournit des définitions pour les constantes d’extension de paquets connues.

En outre, NetAdapterCx fournit des méthodes d’assistance qui agissent en tant que wrappers autour de la méthode NetExtensionGetData . Chacune de ces méthodes retourne un pointeur vers le type de structure approprié.

Utilisation d’extensions de fragment

Inscription d’extensions de fragments

NetAdapterCx inscrit automatiquement la plupart des extensions de fragments en interprétant les capacités exprimées par un pilote. Par exemple, si le pilote indique qu'il prend en charge le DMA, l’infrastructure ajoute automatiquement l’extension NET_FRAGMENT_LOGICAL_ADDRESS nécessaire à la programmation DMA.

Interrogation des décalages d’extension de fragment pour les files d’attente de chemins de données

Pour accéder aux extensions de fragments, vous pouvez suivre le même processus d'accès aux extensions de paquets décrit dans la section sur l'interrogation des décalages des extensions de paquets pour les files d'attente du chemin de données.

Constantes d’extension de fragment prédéfinies

NetAdapterCx fournit des définitions pour les constantes d’extension de fragment connues.