FAST軟件編程基礎（1）Fast_packet數據結構
發布時間：2019-4-18
FAST的核心優點是支持軟硬協同的分組處理。在FAST架構中，用戶在Linux用戶空間編寫的進程稱為UA（User Application）。在FAST硬件流水線確定后，用戶可通過UA編程實現對硬件流水線的控制，從硬件流水線接收分組，或將分組發往硬件流水線進行處理和轉發。
一、Fast_packet數據結構
Fast_packet是UA編程必須使用的核心數據結構，UA通過FAST編程API收發的分組均使用Fast_packet結構定義。fast_packet主要由用戶模塊（UM）頭標識，對齊標志以及完整的以太網報文三部分組成，如下所示。
Fast報文分為數據報文和控制報文兩種類型。數據報文的data中存儲完整以太網報文，用于UA和FAST流水線之間，以及UA之間分組的交換；Fast控制報文用于UA 和Fast流水線之間的控制通信，如UA對流水線中相應模塊中寄存器、計數器和控制表的讀寫等操作。控制報文的data值為空。
Flag字段為2字節，主要有兩個作用。一是將14字節的以太網頭補齊為16字節，將IP分組的頭對齊到16字節邊界，便于軟硬件的處理。二是FAST內核軟件使用該標志來標記FAST報文。用戶可以不初始化和使用該字段。
二、um_metadata結構定義
FAST數據報文中的um_metadata結構負責在軟硬件模塊之間傳遞分組的元數據信息，主要包含報文時間戳，序號，源目的MID，報文長度，端口號等，詳細定義如下：
UA編程時，需要對um_metadata結構體中的discard、pktdst、pktsrc、outport、dstmid、srcmid、inport、flowID、len等字段進行初始化。
discard表示報文是否丟棄，默認為0，表示不丟棄，置1時表示丟棄，如執行ddos防御策略時，異常報文流要丟棄，此時discard必須設置為1；
pktdst、pktsrc標識報文的輸入輸出方向，0表示輸出到網絡端口，1表示輸出到CPU。如UA處理后的報文需要發送到網絡中，則應該設置pktsrc為1，pktdst為0；
inport、outport標識報文從設備的物理端口輸入輸出，一般是結合流表規則一起使用；
dstmid、srcmid標識報文下次處理的目的模塊編號和上次處理時的模塊編號。如UA處理后的報文需要發送到網絡中，則dstmid設置為5；
flowID字段由FAST UM填充，標識著報文命中了哪一條流表；
len表示整個FAST報文長度（包含UM頭，對齊標志和完整以太網報文）。FAST平臺報文緩存區最大為2048，完整以太網報文的MTU不超過1518。
Pkttype字段表示報文類型，0為數據報文，1為控制報文。
三、ctl_metadata結構定義
FAST平臺控制報文對應的控制信息為ctl_metadata，包含值、掩碼、地址、源目的MID、類型、報文類型等，詳細定義如下。
需要注意的是，用戶在UA編程時不需要自己構造Fast控制報文，而是通過調用FAST編程API提供的fast_ua_hw_rd()函數來實現對硬件流水線的管理。FAST 編程API的使用說明將在后續文章中介紹。
