Quelle  map_perf_test_user.c  Sprache: unbekannt

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/* Copyright (c) 2016 Facebook
 */
#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

#include <bpf/bpf.h>
#include <bpf/libbpf.h>

#define TEST_BIT(t) (1U << (t))
#define MAX_NR_CPUS 1024

static __u64 time_get_ns(void)
{
 struct timespec ts;

 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
 return ts.tv_sec * 1000000000ull + ts.tv_nsec;
}

enum test_type {
 HASH_PREALLOC,
 PERCPU_HASH_PREALLOC,
 HASH_KMALLOC,
 PERCPU_HASH_KMALLOC,
 LRU_HASH_PREALLOC,
 NOCOMMON_LRU_HASH_PREALLOC,
 LPM_KMALLOC,
 HASH_LOOKUP,
 ARRAY_LOOKUP,
 INNER_LRU_HASH_PREALLOC,
 LRU_HASH_LOOKUP,
 NR_TESTS,
};

const char *test_map_names[NR_TESTS] = {
 [HASH_PREALLOC] = "hash_map",
 [PERCPU_HASH_PREALLOC] = "percpu_hash_map",
 [HASH_KMALLOC] = "hash_map_alloc",
 [PERCPU_HASH_KMALLOC] = "percpu_hash_map_alloc",
 [LRU_HASH_PREALLOC] = "lru_hash_map",
 [NOCOMMON_LRU_HASH_PREALLOC] = "nocommon_lru_hash_map",
 [LPM_KMALLOC] = "lpm_trie_map_alloc",
 [HASH_LOOKUP] = "hash_map",
 [ARRAY_LOOKUP] = "array_map",
 [INNER_LRU_HASH_PREALLOC] = "inner_lru_hash_map",
 [LRU_HASH_LOOKUP] = "lru_hash_lookup_map",
};

enum map_idx {
 array_of_lru_hashs_idx,
 hash_map_alloc_idx,
 lru_hash_lookup_idx,
 NR_IDXES,
};

static int map_fd[NR_IDXES];

static int test_flags = ~0;
static uint32_t num_map_entries;
static uint32_t inner_lru_hash_size;
static int lru_hash_lookup_test_entries = 32;
static uint32_t max_cnt = 10000;

static int check_test_flags(enum test_type t)
{
 return test_flags & TEST_BIT(t);
}

static void test_hash_prealloc(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_getuid);
 printf("%d:hash_map_perf pre-alloc %lld events per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static int pre_test_lru_hash_lookup(int tasks)
{
 int fd = map_fd[lru_hash_lookup_idx];
 uint32_t key;
 long val = 1;
 int ret;

 if (num_map_entries > lru_hash_lookup_test_entries)
  lru_hash_lookup_test_entries = num_map_entries;

 /* Populate the lru_hash_map for LRU_HASH_LOOKUP perf test.
  *
  * It is fine that the user requests for a map with
  * num_map_entries < 32 and some of the later lru hash lookup
  * may return not found.  For LRU map, we are not interested
  * in such small map performance.
 */
 for (key = 0; key < lru_hash_lookup_test_entries; key++) {
  ret = bpf_map_update_elem(fd, &key, &val, BPF_NOEXIST);
  if (ret)
   return ret;
 }

 return 0;
}

static void do_test_lru(enum test_type test, int cpu)
{
 static int inner_lru_map_fds[MAX_NR_CPUS];

 struct sockaddr_in6 in6 = { .sin6_family = AF_INET6 };
 const char *test_name;
 __u64 start_time;
 int i, ret;

 if (test == INNER_LRU_HASH_PREALLOC && cpu) {
  /* If CPU is not 0, create inner_lru hash map and insert the fd
   * value into the array_of_lru_hash map. In case of CPU 0,
   * 'inner_lru_hash_map' was statically inserted on the map init
 */
  int outer_fd = map_fd[array_of_lru_hashs_idx];
  unsigned int mycpu, mynode;
  LIBBPF_OPTS(bpf_map_create_opts, opts,
   .map_flags = BPF_F_NUMA_NODE,
  );

  assert(cpu < MAX_NR_CPUS);

  ret = syscall(__NR_getcpu, &mycpu, &mynode, NULL);
  assert(!ret);

  opts.numa_node = mynode;
  inner_lru_map_fds[cpu] =
   bpf_map_create(BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH,
           test_map_names[INNER_LRU_HASH_PREALLOC],
           sizeof(uint32_t),
           sizeof(long),
           inner_lru_hash_size, &opts);
  if (inner_lru_map_fds[cpu] == -1) {
   printf("cannot create BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH %s(%d)\n",
          strerror(errno), errno);
   exit(1);
  }

  ret = bpf_map_update_elem(outer_fd, &cpu,
       &inner_lru_map_fds[cpu],
       BPF_ANY);
  if (ret) {
   printf("cannot update ARRAY_OF_LRU_HASHS with key:%u. %s(%d)\n",
          cpu, strerror(errno), errno);
   exit(1);
  }
 }

 in6.sin6_addr.s6_addr16[0] = 0xdead;
 in6.sin6_addr.s6_addr16[1] = 0xbeef;

 if (test == LRU_HASH_PREALLOC) {
  test_name = "lru_hash_map_perf";
  in6.sin6_addr.s6_addr16[2] = 0;
 } else if (test == NOCOMMON_LRU_HASH_PREALLOC) {
  test_name = "nocommon_lru_hash_map_perf";
  in6.sin6_addr.s6_addr16[2] = 1;
 } else if (test == INNER_LRU_HASH_PREALLOC) {
  test_name = "inner_lru_hash_map_perf";
  in6.sin6_addr.s6_addr16[2] = 2;
 } else if (test == LRU_HASH_LOOKUP) {
  test_name = "lru_hash_lookup_perf";
  in6.sin6_addr.s6_addr16[2] = 3;
  in6.sin6_addr.s6_addr32[3] = 0;
 } else {
  assert(0);
 }

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++) {
  ret = connect(-1, (const struct sockaddr *)&in6, sizeof(in6));
  assert(ret == -1 && errno == EBADF);
  if (in6.sin6_addr.s6_addr32[3] <
      lru_hash_lookup_test_entries - 32)
   in6.sin6_addr.s6_addr32[3] += 32;
  else
   in6.sin6_addr.s6_addr32[3] = 0;
 }
 printf("%d:%s pre-alloc %lld events per sec\n",
        cpu, test_name,
        max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_lru_hash_prealloc(int cpu)
{
 do_test_lru(LRU_HASH_PREALLOC, cpu);
}

static void test_nocommon_lru_hash_prealloc(int cpu)
{
 do_test_lru(NOCOMMON_LRU_HASH_PREALLOC, cpu);
}

static void test_inner_lru_hash_prealloc(int cpu)
{
 do_test_lru(INNER_LRU_HASH_PREALLOC, cpu);
}

static void test_lru_hash_lookup(int cpu)
{
 do_test_lru(LRU_HASH_LOOKUP, cpu);
}

static void test_percpu_hash_prealloc(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_geteuid);
 printf("%d:percpu_hash_map_perf pre-alloc %lld events per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_hash_kmalloc(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_getgid);
 printf("%d:hash_map_perf kmalloc %lld events per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_percpu_hash_kmalloc(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_getegid);
 printf("%d:percpu_hash_map_perf kmalloc %lld events per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_lpm_kmalloc(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_gettid);
 printf("%d:lpm_perf kmalloc %lld events per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_hash_lookup(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_getpgid, 0);
 printf("%d:hash_lookup %lld lookups per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll * 64 / (time_get_ns() - start_time));
}

static void test_array_lookup(int cpu)
{
 __u64 start_time;
 int i;

 start_time = time_get_ns();
 for (i = 0; i < max_cnt; i++)
  syscall(__NR_getppid, 0);
 printf("%d:array_lookup %lld lookups per sec\n",
        cpu, max_cnt * 1000000000ll * 64 / (time_get_ns() - start_time));
}

typedef int (*pre_test_func)(int tasks);
const pre_test_func pre_test_funcs[] = {
 [LRU_HASH_LOOKUP] = pre_test_lru_hash_lookup,
};

typedef void (*test_func)(int cpu);
const test_func test_funcs[] = {
 [HASH_PREALLOC] = test_hash_prealloc,
 [PERCPU_HASH_PREALLOC] = test_percpu_hash_prealloc,
 [HASH_KMALLOC] = test_hash_kmalloc,
 [PERCPU_HASH_KMALLOC] = test_percpu_hash_kmalloc,
 [LRU_HASH_PREALLOC] = test_lru_hash_prealloc,
 [NOCOMMON_LRU_HASH_PREALLOC] = test_nocommon_lru_hash_prealloc,
 [LPM_KMALLOC] = test_lpm_kmalloc,
 [HASH_LOOKUP] = test_hash_lookup,
 [ARRAY_LOOKUP] = test_array_lookup,
 [INNER_LRU_HASH_PREALLOC] = test_inner_lru_hash_prealloc,
 [LRU_HASH_LOOKUP] = test_lru_hash_lookup,
};

static int pre_test(int tasks)
{
 int i;

 for (i = 0; i < NR_TESTS; i++) {
  if (pre_test_funcs[i] && check_test_flags(i)) {
   int ret = pre_test_funcs[i](tasks);

   if (ret)
    return ret;
  }
 }

 return 0;
}

static void loop(int cpu)
{
 cpu_set_t cpuset;
 int i;

 CPU_ZERO(&cpuset);
 CPU_SET(cpu, &cpuset);
 sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset);

 for (i = 0; i < NR_TESTS; i++) {
  if (check_test_flags(i))
   test_funcs[i](cpu);
 }
}

static void run_perf_test(int tasks)
{
 pid_t pid[tasks];
 int i;

 assert(!pre_test(tasks));

 for (i = 0; i < tasks; i++) {
  pid[i] = fork();
  if (pid[i] == 0) {
   loop(i);
   exit(0);
  } else if (pid[i] == -1) {
   printf("couldn't spawn #%d process\n", i);
   exit(1);
  }
 }
 for (i = 0; i < tasks; i++) {
  int status;

  assert(waitpid(pid[i], &status, 0) == pid[i]);
  assert(status == 0);
 }
}

static void fill_lpm_trie(void)
{
 struct bpf_lpm_trie_key_u8 *key;
 unsigned long value = 0;
 unsigned int i;
 int r;

 key = alloca(sizeof(*key) + 4);
 key->prefixlen = 32;

 for (i = 0; i < 512; ++i) {
  key->prefixlen = rand() % 33;
  key->data[0] = rand() & 0xff;
  key->data[1] = rand() & 0xff;
  key->data[2] = rand() & 0xff;
  key->data[3] = rand() & 0xff;
  r = bpf_map_update_elem(map_fd[hash_map_alloc_idx],
     key, &value, 0);
  assert(!r);
 }

 key->prefixlen = 32;
 key->data[0] = 192;
 key->data[1] = 168;
 key->data[2] = 0;
 key->data[3] = 1;
 value = 128;

 r = bpf_map_update_elem(map_fd[hash_map_alloc_idx], key, &value, 0);
 assert(!r);
}

static void fixup_map(struct bpf_object *obj)
{
 struct bpf_map *map;
 int i;

 bpf_object__for_each_map(map, obj) {
  const char *name = bpf_map__name(map);

  /* Only change the max_entries for the enabled test(s) */
  for (i = 0; i < NR_TESTS; i++) {
   if (!strcmp(test_map_names[i], name) &&
       (check_test_flags(i))) {
    bpf_map__set_max_entries(map, num_map_entries);
    continue;
   }
  }
 }

 inner_lru_hash_size = num_map_entries;
}

int main(int argc, char **argv)
{
 int nr_cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
 struct bpf_link *links[8];
 struct bpf_program *prog;
 struct bpf_object *obj;
 struct bpf_map *map;
 char filename[256];
 int i = 0;

 if (argc > 1)
  test_flags = atoi(argv[1]) ? : test_flags;

 if (argc > 2)
  nr_cpus = atoi(argv[2]) ? : nr_cpus;

 if (argc > 3)
  num_map_entries = atoi(argv[3]);

 if (argc > 4)
  max_cnt = atoi(argv[4]);

 snprintf(filename, sizeof(filename), "%s.bpf.o", argv[0]);
 obj = bpf_object__open_file(filename, NULL);
 if (libbpf_get_error(obj)) {
  fprintf(stderr, "ERROR: opening BPF object file failed\n");
  return 0;
 }

 map = bpf_object__find_map_by_name(obj, "inner_lru_hash_map");
 if (libbpf_get_error(map)) {
  fprintf(stderr, "ERROR: finding a map in obj file failed\n");
  goto cleanup;
 }

 inner_lru_hash_size = bpf_map__max_entries(map);
 if (!inner_lru_hash_size) {
  fprintf(stderr, "ERROR: failed to get map attribute\n");
  goto cleanup;
 }

 /* resize BPF map prior to loading */
 if (num_map_entries > 0)
  fixup_map(obj);

 /* load BPF program */
 if (bpf_object__load(obj)) {
  fprintf(stderr, "ERROR: loading BPF object file failed\n");
  goto cleanup;
 }

 map_fd[0] = bpf_object__find_map_fd_by_name(obj, "array_of_lru_hashs");
 map_fd[1] = bpf_object__find_map_fd_by_name(obj, "hash_map_alloc");
 map_fd[2] = bpf_object__find_map_fd_by_name(obj, "lru_hash_lookup_map");
 if (map_fd[0] < 0 || map_fd[1] < 0 || map_fd[2] < 0) {
  fprintf(stderr, "ERROR: finding a map in obj file failed\n");
  goto cleanup;
 }

 bpf_object__for_each_program(prog, obj) {
  links[i] = bpf_program__attach(prog);
  if (libbpf_get_error(links[i])) {
   fprintf(stderr, "ERROR: bpf_program__attach failed\n");
   links[i] = NULL;
   goto cleanup;
  }
  i++;
 }

 fill_lpm_trie();

 run_perf_test(nr_cpus);

cleanup:
 for (i--; i >= 0; i--)
  bpf_link__destroy(links[i]);

 bpf_object__close(obj);
 return 0;
}