initial code repo
[stor4nfv.git] / src / ceph / src / msg / async / dpdk / DPDK.h
diff --git a/src/ceph/src/msg/async/dpdk/DPDK.h b/src/ceph/src/msg/async/dpdk/DPDK.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3d65a4f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,943 @@
+// -*- mode:C++; tab-width:8; c-basic-offset:2; indent-tabs-mode:t -*-
+/*
+ * This file is open source software, licensed to you under the terms
+ * of the Apache License, Version 2.0 (the "License").  See the NOTICE file
+ * distributed with this work for additional information regarding copyright
+ * ownership.  You may not use this file except in compliance with the License.
+ *
+ * You may obtain a copy of the License at
+ *
+ *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ *
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing,
+ * software distributed under the License is distributed on an
+ * "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY
+ * KIND, either express or implied.  See the License for the
+ * specific language governing permissions and limitations
+ * under the License.
+ */
+/*
+ * Copyright (C) 2014 Cloudius Systems, Ltd.
+ */
+/*
+ * Ceph - scalable distributed file system
+ *
+ * Copyright (C) 2015 XSky <haomai@xsky.com>
+ *
+ * Author: Haomai Wang <haomaiwang@gmail.com>
+ *
+ * This is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+ * License version 2.1, as published by the Free Software
+ * Foundation.  See file COPYING.
+ *
+ */
+
+#ifndef CEPH_DPDK_DEV_H
+#define CEPH_DPDK_DEV_H
+
+#include <memory>
+#include <functional>
+#include <rte_config.h>
+#include <rte_common.h>
+#include <rte_ethdev.h>
+#include <rte_malloc.h>
+#include <rte_version.h>
+
+#include "include/page.h"
+#include "common/Tub.h"
+#include "common/perf_counters.h"
+#include "msg/async/Event.h"
+#include "const.h"
+#include "circular_buffer.h"
+#include "ethernet.h"
+#include "memory.h"
+#include "Packet.h"
+#include "stream.h"
+#include "net.h"
+#include "toeplitz.h"
+
+
+struct free_deleter {
+  void operator()(void* p) { ::free(p); }
+};
+
+
+enum {
+  l_dpdk_dev_first = 58800,
+  l_dpdk_dev_rx_mcast,
+  l_dpdk_dev_rx_total_errors,
+  l_dpdk_dev_tx_total_errors,
+  l_dpdk_dev_rx_badcrc_errors,
+  l_dpdk_dev_rx_dropped_errors,
+  l_dpdk_dev_rx_nombuf_errors,
+  l_dpdk_dev_last
+};
+
+enum {
+  l_dpdk_qp_first = 58900,
+  l_dpdk_qp_rx_packets,
+  l_dpdk_qp_tx_packets,
+  l_dpdk_qp_rx_bad_checksum_errors,
+  l_dpdk_qp_rx_no_memory_errors,
+  l_dpdk_qp_rx_bytes,
+  l_dpdk_qp_tx_bytes,
+  l_dpdk_qp_rx_last_bunch,
+  l_dpdk_qp_tx_last_bunch,
+  l_dpdk_qp_rx_fragments,
+  l_dpdk_qp_tx_fragments,
+  l_dpdk_qp_rx_copy_ops,
+  l_dpdk_qp_tx_copy_ops,
+  l_dpdk_qp_rx_copy_bytes,
+  l_dpdk_qp_tx_copy_bytes,
+  l_dpdk_qp_rx_linearize_ops,
+  l_dpdk_qp_tx_linearize_ops,
+  l_dpdk_qp_tx_queue_length,
+  l_dpdk_qp_last
+};
+
+class DPDKDevice;
+class DPDKWorker;
+
+class DPDKQueuePair {
+  using packet_provider_type = std::function<Tub<Packet> ()>;
+ public:
+  void configure_proxies(const std::map<unsigned, float>& cpu_weights);
+  // build REdirection TAble for cpu_weights map: target cpu -> weight
+  void build_sw_reta(const std::map<unsigned, float>& cpu_weights);
+  void proxy_send(Packet p) {
+    _proxy_packetq.push_back(std::move(p));
+  }
+  void register_packet_provider(packet_provider_type func) {
+    _pkt_providers.push_back(std::move(func));
+  }
+  bool poll_tx();
+  friend class DPDKDevice;
+
+  class tx_buf_factory;
+
+  class tx_buf {
+    friend class DPDKQueuePair;
+   public:
+    static tx_buf* me(rte_mbuf* mbuf) {
+      return reinterpret_cast<tx_buf*>(mbuf);
+    }
+
+   private:
+    /**
+     * Checks if the original packet of a given cluster should be linearized
+     * due to HW limitations.
+     *
+     * @param head head of a cluster to check
+     *
+     * @return TRUE if a packet should be linearized.
+     */
+    static bool i40e_should_linearize(rte_mbuf *head);
+
+    /**
+     * Sets the offload info in the head buffer of an rte_mbufs cluster.
+     *
+     * @param p an original packet the cluster is built for
+     * @param qp QP handle
+     * @param head a head of an rte_mbufs cluster
+     */
+    static void set_cluster_offload_info(const Packet& p, const DPDKQueuePair& qp, rte_mbuf* head);
+
+    /**
+     * Creates a tx_buf cluster representing a given packet in a "zero-copy"
+     * way.
+     *
+     * @param p packet to translate
+     * @param qp DPDKQueuePair handle
+     *
+     * @return the HEAD tx_buf of the cluster or nullptr in case of a
+     *         failure
+     */
+    static tx_buf* from_packet_zc(
+            CephContext *cct, Packet&& p, DPDKQueuePair& qp);
+
+    /**
+     * Copy the contents of the "packet" into the given cluster of
+     * rte_mbuf's.
+     *
+     * @note Size of the cluster has to be big enough to accommodate all the
+     *       contents of the given packet.
+     *
+     * @param p packet to copy
+     * @param head head of the rte_mbuf's cluster
+     */
+    static void copy_packet_to_cluster(const Packet& p, rte_mbuf* head);
+
+    /**
+     * Creates a tx_buf cluster representing a given packet in a "copy" way.
+     *
+     * @param p packet to translate
+     * @param qp DPDKQueuePair handle
+     *
+     * @return the HEAD tx_buf of the cluster or nullptr in case of a
+     *         failure
+     */
+    static tx_buf* from_packet_copy(Packet&& p, DPDKQueuePair& qp);
+
+    /**
+     * Zero-copy handling of a single fragment.
+     *
+     * @param do_one_buf Functor responsible for a single rte_mbuf
+     *                   handling
+     * @param qp DPDKQueuePair handle (in)
+     * @param frag Fragment to copy (in)
+     * @param head Head of the cluster (out)
+     * @param last_seg Last segment of the cluster (out)
+     * @param nsegs Number of segments in the cluster (out)
+     *
+     * @return TRUE in case of success
+     */
+    template <class DoOneBufFunc>
+    static bool do_one_frag(DoOneBufFunc do_one_buf, DPDKQueuePair& qp,
+                            fragment& frag, rte_mbuf*& head,
+                            rte_mbuf*& last_seg, unsigned& nsegs) {
+      size_t len, left_to_set = frag.size;
+      char* base = frag.base;
+
+      rte_mbuf* m;
+
+      // TODO: assert() in a fast path! Remove me ASAP!
+      assert(frag.size);
+
+      // Create a HEAD of mbufs' cluster and set the first bytes into it
+      len = do_one_buf(qp, head, base, left_to_set);
+      if (!len) {
+        return false;
+      }
+
+      left_to_set -= len;
+      base += len;
+      nsegs = 1;
+
+      //
+      // Set the rest of the data into the new mbufs and chain them to
+      // the cluster.
+      //
+      rte_mbuf* prev_seg = head;
+      while (left_to_set) {
+        len = do_one_buf(qp, m, base, left_to_set);
+        if (!len) {
+          me(head)->recycle();
+          return false;
+        }
+
+        left_to_set -= len;
+        base += len;
+        nsegs++;
+
+        prev_seg->next = m;
+        prev_seg = m;
+      }
+
+      // Return the last mbuf in the cluster
+      last_seg = prev_seg;
+
+      return true;
+    }
+
+    /**
+     * Zero-copy handling of a single fragment.
+     *
+     * @param qp DPDKQueuePair handle (in)
+     * @param frag Fragment to copy (in)
+     * @param head Head of the cluster (out)
+     * @param last_seg Last segment of the cluster (out)
+     * @param nsegs Number of segments in the cluster (out)
+     *
+     * @return TRUE in case of success
+     */
+    static bool translate_one_frag(DPDKQueuePair& qp, fragment& frag,
+                                   rte_mbuf*& head, rte_mbuf*& last_seg,
+                                   unsigned& nsegs) {
+      return do_one_frag(set_one_data_buf, qp, frag, head,
+                         last_seg, nsegs);
+    }
+
+    /**
+     * Copies one fragment into the cluster of rte_mbuf's.
+     *
+     * @param qp DPDKQueuePair handle (in)
+     * @param frag Fragment to copy (in)
+     * @param head Head of the cluster (out)
+     * @param last_seg Last segment of the cluster (out)
+     * @param nsegs Number of segments in the cluster (out)
+     *
+     * We return the "last_seg" to avoid traversing the cluster in order to get
+     * it.
+     *
+     * @return TRUE in case of success
+     */
+    static bool copy_one_frag(DPDKQueuePair& qp, fragment& frag,
+                              rte_mbuf*& head, rte_mbuf*& last_seg,
+                              unsigned& nsegs) {
+      return do_one_frag(copy_one_data_buf, qp, frag, head,
+                         last_seg, nsegs);
+    }
+
+    /**
+     * Allocates a single rte_mbuf and sets it to point to a given data
+     * buffer.
+     *
+     * @param qp DPDKQueuePair handle (in)
+     * @param m New allocated rte_mbuf (out)
+     * @param va virtual address of a data buffer (in)
+     * @param buf_len length of the data to copy (in)
+     *
+     * @return The actual number of bytes that has been set in the mbuf
+     */
+    static size_t set_one_data_buf(
+        DPDKQueuePair& qp, rte_mbuf*& m, char* va, size_t buf_len) {
+      static constexpr size_t max_frag_len = 15 * 1024; // 15K
+
+      // FIXME: current all tx buf is alloced without rte_malloc
+      return copy_one_data_buf(qp, m, va, buf_len);
+      //
+      // Currently we break a buffer on a 15K boundary because 82599
+      // devices have a 15.5K limitation on a maximum single fragment
+      // size.
+      //
+      phys_addr_t pa = rte_malloc_virt2phy(va);
+      if (!pa)
+        return copy_one_data_buf(qp, m, va, buf_len);
+
+      assert(buf_len);
+      tx_buf* buf = qp.get_tx_buf();
+      if (!buf) {
+        return 0;
+      }
+
+      size_t len = std::min(buf_len, max_frag_len);
+
+      buf->set_zc_info(va, pa, len);
+      m = buf->rte_mbuf_p();
+
+      return len;
+    }
+
+    /**
+     *  Allocates a single rte_mbuf and copies a given data into it.
+     *
+     * @param qp DPDKQueuePair handle (in)
+     * @param m New allocated rte_mbuf (out)
+     * @param data Data to copy from (in)
+     * @param buf_len length of the data to copy (in)
+     *
+     * @return The actual number of bytes that has been copied
+     */
+    static size_t copy_one_data_buf(
+        DPDKQueuePair& qp, rte_mbuf*& m, char* data, size_t buf_len);
+
+    /**
+     * Checks if the first fragment of the given packet satisfies the
+     * zero-copy flow requirement: its first 128 bytes should not cross the
+     * 4K page boundary. This is required in order to avoid splitting packet
+     * headers.
+     *
+     * @param p packet to check
+     *
+     * @return TRUE if packet is ok and FALSE otherwise.
+     */
+    static bool check_frag0(Packet& p)
+    {
+      //
+      // First frag is special - it has headers that should not be split.
+      // If the addressing is such that the first fragment has to be
+      // split, then send this packet in a (non-zero) copy flow. We'll
+      // check if the first 128 bytes of the first fragment reside in the
+      // physically contiguous area. If that's the case - we are good to
+      // go.
+      //
+      if (p.frag(0).size < 128)
+        return false;
+
+      return true;
+    }
+
+   public:
+    tx_buf(tx_buf_factory& fc) : _fc(fc) {
+
+      _buf_physaddr = _mbuf.buf_physaddr;
+      _data_off     = _mbuf.data_off;
+    }
+
+    rte_mbuf* rte_mbuf_p() { return &_mbuf; }
+
+    void set_zc_info(void* va, phys_addr_t pa, size_t len) {
+      // mbuf_put()
+      _mbuf.data_len           = len;
+      _mbuf.pkt_len            = len;
+
+      // Set the mbuf to point to our data
+      _mbuf.buf_addr           = va;
+      _mbuf.buf_physaddr       = pa;
+      _mbuf.data_off           = 0;
+      _is_zc                   = true;
+    }
+
+    void reset_zc() {
+
+      //
+      // If this mbuf was the last in a cluster and contains an
+      // original packet object then call the destructor of the
+      // original packet object.
+      //
+      if (_p) {
+        //
+        // Reset the std::optional. This in particular is going
+        // to call the "packet"'s destructor and reset the
+        // "optional" state to "nonengaged".
+        //
+        _p.destroy();
+
+      } else if (!_is_zc) {
+        return;
+      }
+
+      // Restore the rte_mbuf fields we trashed in set_zc_info()
+      _mbuf.buf_physaddr = _buf_physaddr;
+      _mbuf.buf_addr     = rte_mbuf_to_baddr(&_mbuf);
+      _mbuf.data_off     = _data_off;
+
+      _is_zc             = false;
+    }
+
+    void recycle() {
+      struct rte_mbuf *m = &_mbuf, *m_next;
+
+      while (m != nullptr) {
+        m_next = m->next;
+        rte_pktmbuf_reset(m);
+        _fc.put(me(m));
+        m = m_next;
+      }
+    }
+
+    void set_packet(Packet&& p) {
+      _p = std::move(p);
+    }
+
+   private:
+    struct rte_mbuf _mbuf;
+    MARKER private_start;
+    Tub<Packet> _p;
+    phys_addr_t _buf_physaddr;
+    uint16_t _data_off;
+    // TRUE if underlying mbuf has been used in the zero-copy flow
+    bool _is_zc = false;
+    // buffers' factory the buffer came from
+    tx_buf_factory& _fc;
+    MARKER private_end;
+  };
+
+  class tx_buf_factory {
+    //
+    // Number of buffers to free in each GC iteration:
+    // We want the buffers to be allocated from the mempool as many as
+    // possible.
+    //
+    // On the other hand if there is no Tx for some time we want the
+    // completions to be eventually handled. Thus we choose the smallest
+    // possible packets count number here.
+    //
+    static constexpr int gc_count = 1;
+   public:
+    tx_buf_factory(CephContext *c, DPDKDevice *dev, uint8_t qid);
+    ~tx_buf_factory() {
+      // put all mbuf back into mempool in order to make the next factory work
+      while (gc());
+      rte_mempool_put_bulk(_pool, (void**)_ring.data(),
+                           _ring.size());
+    }
+
+
+    /**
+     * @note Should not be called if there are no free tx_buf's
+     *
+     * @return a free tx_buf object
+     */
+    tx_buf* get() {
+      // Take completed from the HW first
+      tx_buf *pkt = get_one_completed();
+      if (pkt) {
+        pkt->reset_zc();
+        return pkt;
+      }
+
+      //
+      // If there are no completed at the moment - take from the
+      // factory's cache.
+      //
+      if (_ring.empty()) {
+        return nullptr;
+      }
+
+      pkt = _ring.back();
+      _ring.pop_back();
+
+      return pkt;
+    }
+
+    void put(tx_buf* buf) {
+      buf->reset_zc();
+      _ring.push_back(buf);
+    }
+
+    bool gc() {
+      for (int cnt = 0; cnt < gc_count; ++cnt) {
+        auto tx_buf_p = get_one_completed();
+        if (!tx_buf_p) {
+          return false;
+        }
+
+        put(tx_buf_p);
+      }
+
+      return true;
+    }
+   private:
+    /**
+     * Fill the mbufs circular buffer: after this the _pool will become
+     * empty. We will use it to catch the completed buffers:
+     *
+     * - Underlying PMD drivers will "free" the mbufs once they are
+     *   completed.
+     * - We will poll the _pktmbuf_pool_tx till it's empty and release
+     *   all the buffers from the freed mbufs.
+     */
+    void init_factory() {
+      while (rte_mbuf* mbuf = rte_pktmbuf_alloc(_pool)) {
+        _ring.push_back(new(tx_buf::me(mbuf)) tx_buf{*this});
+      }
+    }
+
+    /**
+     * PMD puts the completed buffers back into the mempool they have
+     * originally come from.
+     *
+     * @note rte_pktmbuf_alloc() resets the mbuf so there is no need to call
+     *       rte_pktmbuf_reset() here again.
+     *
+     * @return a single tx_buf that has been completed by HW.
+     */
+    tx_buf* get_one_completed() {
+      return tx_buf::me(rte_pktmbuf_alloc(_pool));
+    }
+
+   private:
+    CephContext *cct;
+    std::vector<tx_buf*> _ring;
+    rte_mempool* _pool = nullptr;
+  };
+
+ public:
+  explicit DPDKQueuePair(CephContext *c, EventCenter *cen, DPDKDevice* dev, uint8_t qid);
+  ~DPDKQueuePair() {
+    if (device_stat_time_fd) {
+      center->delete_time_event(device_stat_time_fd);
+    }
+    rx_gc(true);
+  }
+
+  void rx_start() {
+    _rx_poller.construct(this);
+  }
+
+  uint32_t send(circular_buffer<Packet>& pb) {
+    // Zero-copy send
+    return _send(pb, [&] (Packet&& p) {
+      return tx_buf::from_packet_zc(cct, std::move(p), *this);
+    });
+  }
+
+  DPDKDevice& port() const { return *_dev; }
+  tx_buf* get_tx_buf() { return _tx_buf_factory.get(); }
+
+  void handle_stats();
+
+ private:
+  template <class Func>
+  uint32_t _send(circular_buffer<Packet>& pb, Func &&packet_to_tx_buf_p) {
+    if (_tx_burst.size() == 0) {
+      for (auto&& p : pb) {
+        // TODO: assert() in a fast path! Remove me ASAP!
+        assert(p.len());
+
+        tx_buf* buf = packet_to_tx_buf_p(std::move(p));
+        if (!buf) {
+          break;
+        }
+
+        _tx_burst.push_back(buf->rte_mbuf_p());
+      }
+    }
+
+    uint16_t sent = rte_eth_tx_burst(_dev_port_idx, _qid,
+                                     _tx_burst.data() + _tx_burst_idx,
+                                     _tx_burst.size() - _tx_burst_idx);
+
+    uint64_t nr_frags = 0, bytes = 0;
+
+    for (int i = 0; i < sent; i++) {
+      rte_mbuf* m = _tx_burst[_tx_burst_idx + i];
+      bytes    += m->pkt_len;
+      nr_frags += m->nb_segs;
+      pb.pop_front();
+    }
+
+    perf_logger->inc(l_dpdk_qp_tx_fragments, nr_frags);
+    perf_logger->inc(l_dpdk_qp_tx_bytes, bytes);
+
+    _tx_burst_idx += sent;
+
+    if (_tx_burst_idx == _tx_burst.size()) {
+      _tx_burst_idx = 0;
+      _tx_burst.clear();
+    }
+
+    return sent;
+  }
+
+  /**
+   * Allocate a new data buffer and set the mbuf to point to it.
+   *
+   * Do some DPDK hacks to work on PMD: it assumes that the buf_addr
+   * points to the private data of RTE_PKTMBUF_HEADROOM before the actual
+   * data buffer.
+   *
+   * @param m mbuf to update
+   */
+  static bool refill_rx_mbuf(rte_mbuf* m, size_t size,
+                             std::vector<void*> &datas) {
+    if (datas.empty())
+      return false;
+    void *data = datas.back();
+    datas.pop_back();
+
+    //
+    // Set the mbuf to point to our data.
+    //
+    // Do some DPDK hacks to work on PMD: it assumes that the buf_addr
+    // points to the private data of RTE_PKTMBUF_HEADROOM before the
+    // actual data buffer.
+    //
+    m->buf_addr      = (char*)data - RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
+    m->buf_physaddr  = rte_malloc_virt2phy(data) - RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
+    return true;
+  }
+
+  static bool init_noninline_rx_mbuf(rte_mbuf* m, size_t size,
+                                     std::vector<void*> &datas) {
+    if (!refill_rx_mbuf(m, size, datas)) {
+      return false;
+    }
+    // The below fields stay constant during the execution.
+    m->buf_len       = size + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
+    m->data_off      = RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
+    return true;
+  }
+
+  bool init_rx_mbuf_pool();
+  bool rx_gc(bool force=false);
+  bool refill_one_cluster(rte_mbuf* head);
+
+  /**
+   * Polls for a burst of incoming packets. This function will not block and
+   * will immediately return after processing all available packets.
+   *
+   */
+  bool poll_rx_once();
+
+  /**
+   * Translates an rte_mbuf's into packet and feeds them to _rx_stream.
+   *
+   * @param bufs An array of received rte_mbuf's
+   * @param count Number of buffers in the bufs[]
+   */
+  void process_packets(struct rte_mbuf **bufs, uint16_t count);
+
+  /**
+   * Translate rte_mbuf into the "packet".
+   * @param m mbuf to translate
+   *
+   * @return a "optional" object representing the newly received data if in an
+   *         "engaged" state or an error if in a "disengaged" state.
+   */
+  Tub<Packet> from_mbuf(rte_mbuf* m);
+
+  /**
+   * Transform an LRO rte_mbuf cluster into the "packet" object.
+   * @param m HEAD of the mbufs' cluster to transform
+   *
+   * @return a "optional" object representing the newly received LRO packet if
+   *         in an "engaged" state or an error if in a "disengaged" state.
+   */
+  Tub<Packet> from_mbuf_lro(rte_mbuf* m);
+
+ private:
+  CephContext *cct;
+  std::vector<packet_provider_type> _pkt_providers;
+  Tub<std::array<uint8_t, 128>> _sw_reta;
+  circular_buffer<Packet> _proxy_packetq;
+  stream<Packet> _rx_stream;
+  circular_buffer<Packet> _tx_packetq;
+  std::vector<void*> _alloc_bufs;
+
+  PerfCounters *perf_logger;
+  DPDKDevice* _dev;
+  uint8_t _dev_port_idx;
+  EventCenter *center;
+  uint8_t _qid;
+  rte_mempool *_pktmbuf_pool_rx;
+  std::vector<rte_mbuf*> _rx_free_pkts;
+  std::vector<rte_mbuf*> _rx_free_bufs;
+  std::vector<fragment> _frags;
+  std::vector<char*> _bufs;
+  size_t _num_rx_free_segs = 0;
+  uint64_t device_stat_time_fd = 0;
+
+#ifdef CEPH_PERF_DEV
+  uint64_t rx_cycles = 0;
+  uint64_t rx_count = 0;
+  uint64_t tx_cycles = 0;
+  uint64_t tx_count = 0;
+#endif
+
+  class DPDKTXPoller : public EventCenter::Poller {
+    DPDKQueuePair *qp;
+
+   public:
+    explicit DPDKTXPoller(DPDKQueuePair *qp)
+        : EventCenter::Poller(qp->center, "DPDK::DPDKTXPoller"), qp(qp) {}
+
+    virtual int poll() {
+      return qp->poll_tx();
+    }
+  } _tx_poller;
+
+  class DPDKRXGCPoller : public EventCenter::Poller {
+    DPDKQueuePair *qp;
+
+   public:
+    explicit DPDKRXGCPoller(DPDKQueuePair *qp)
+        : EventCenter::Poller(qp->center, "DPDK::DPDKRXGCPoller"), qp(qp) {}
+
+    virtual int poll() {
+      return qp->rx_gc();
+    }
+  } _rx_gc_poller;
+  tx_buf_factory _tx_buf_factory;
+  class DPDKRXPoller : public EventCenter::Poller {
+    DPDKQueuePair *qp;
+
+   public:
+    explicit DPDKRXPoller(DPDKQueuePair *qp)
+        : EventCenter::Poller(qp->center, "DPDK::DPDKRXPoller"), qp(qp) {}
+
+    virtual int poll() {
+      return qp->poll_rx_once();
+    }
+  };
+  Tub<DPDKRXPoller> _rx_poller;
+  class DPDKTXGCPoller : public EventCenter::Poller {
+    DPDKQueuePair *qp;
+
+   public:
+    explicit DPDKTXGCPoller(DPDKQueuePair *qp)
+        : EventCenter::Poller(qp->center, "DPDK::DPDKTXGCPoller"), qp(qp) {}
+
+    virtual int poll() {
+      return qp->_tx_buf_factory.gc();
+    }
+  } _tx_gc_poller;
+  std::vector<rte_mbuf*> _tx_burst;
+  uint16_t _tx_burst_idx = 0;
+};
+
+class DPDKDevice {
+ public:
+  CephContext *cct;
+  PerfCounters *perf_logger;
+  std::vector<std::unique_ptr<DPDKQueuePair>> _queues;
+  std::vector<DPDKWorker*> workers;
+  size_t _rss_table_bits = 0;
+  uint8_t _port_idx;
+  uint16_t _num_queues;
+  unsigned cores;
+  hw_features _hw_features;
+  uint8_t _queues_ready = 0;
+  unsigned _home_cpu;
+  bool _use_lro;
+  bool _enable_fc;
+  std::vector<uint8_t> _redir_table;
+  rss_key_type _rss_key;
+  bool _is_i40e_device = false;
+  bool _is_vmxnet3_device = false;
+
+ public:
+  rte_eth_dev_info _dev_info = {};
+
+  /**
+   * The final stage of a port initialization.
+   * @note Must be called *after* all queues from stage (2) have been
+   *       initialized.
+   */
+  int init_port_fini();
+
+ private:
+  /**
+   * Port initialization consists of 3 main stages:
+   * 1) General port initialization which ends with a call to
+   *    rte_eth_dev_configure() where we request the needed number of Rx and
+   *    Tx queues.
+   * 2) Individual queues initialization. This is done in the constructor of
+   *    DPDKQueuePair class. In particular the memory pools for queues are allocated
+   *    in this stage.
+   * 3) The final stage of the initialization which starts with the call of
+   *    rte_eth_dev_start() after which the port becomes fully functional. We
+   *    will also wait for a link to get up in this stage.
+   */
+
+
+  /**
+   * First stage of the port initialization.
+   *
+   * @return 0 in case of success and an appropriate error code in case of an
+   *         error.
+   */
+  int init_port_start();
+
+  /**
+   * Check the link status of out port in up to 9s, and print them finally.
+   */
+  int check_port_link_status();
+
+  /**
+   * Configures the HW Flow Control
+   */
+  void set_hw_flow_control();
+
+ public:
+  DPDKDevice(CephContext *c, uint8_t port_idx, uint16_t num_queues, bool use_lro, bool enable_fc):
+      cct(c), _port_idx(port_idx), _num_queues(num_queues),
+      _home_cpu(0), _use_lro(use_lro),
+      _enable_fc(enable_fc) {
+    _queues = std::vector<std::unique_ptr<DPDKQueuePair>>(_num_queues);
+    /* now initialise the port we will use */
+    int ret = init_port_start();
+    if (ret != 0) {
+      rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot initialise port %u\n", _port_idx);
+    }
+    string name(std::string("port") + std::to_string(port_idx));
+    PerfCountersBuilder plb(cct, name, l_dpdk_dev_first, l_dpdk_dev_last);
+
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_rx_mcast, "dpdk_device_receive_multicast_packets", "DPDK received multicast packets");
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_rx_badcrc_errors, "dpdk_device_receive_badcrc_errors", "DPDK received bad crc errors");
+
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_rx_total_errors, "dpdk_device_receive_total_errors", "DPDK received total_errors");
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_tx_total_errors, "dpdk_device_send_total_errors", "DPDK sendd total_errors");
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_rx_dropped_errors, "dpdk_device_receive_dropped_errors", "DPDK received dropped errors");
+    plb.add_u64_counter(l_dpdk_dev_rx_nombuf_errors, "dpdk_device_receive_nombuf_errors", "DPDK received RX mbuf allocation errors");
+
+    perf_logger = plb.create_perf_counters();
+    cct->get_perfcounters_collection()->add(perf_logger);
+  }
+
+  ~DPDKDevice() {
+    rte_eth_dev_stop(_port_idx);
+  }
+
+  DPDKQueuePair& queue_for_cpu(unsigned cpu) { return *_queues[cpu]; }
+  void l2receive(int qid, Packet p) {
+    _queues[qid]->_rx_stream.produce(std::move(p));
+  }
+  subscription<Packet> receive(unsigned cpuid, std::function<int (Packet)> next_packet) {
+    auto sub = _queues[cpuid]->_rx_stream.listen(std::move(next_packet));
+    _queues[cpuid]->rx_start();
+    return std::move(sub);
+  }
+  ethernet_address hw_address() {
+    struct ether_addr mac;
+    rte_eth_macaddr_get(_port_idx, &mac);
+
+    return mac.addr_bytes;
+  }
+  hw_features get_hw_features() {
+    return _hw_features;
+  }
+  const rss_key_type& rss_key() const { return _rss_key; }
+  uint16_t hw_queues_count() { return _num_queues; }
+  std::unique_ptr<DPDKQueuePair> init_local_queue(CephContext *c, EventCenter *center, string hugepages, uint16_t qid) {
+    std::unique_ptr<DPDKQueuePair> qp;
+    qp = std::unique_ptr<DPDKQueuePair>(new DPDKQueuePair(c, center, this, qid));
+    return std::move(qp);
+  }
+  unsigned hash2qid(uint32_t hash) {
+    // return hash % hw_queues_count();
+    return _redir_table[hash & (_redir_table.size() - 1)];
+  }
+  void set_local_queue(unsigned i, std::unique_ptr<DPDKQueuePair> qp) {
+    assert(!_queues[i]);
+    _queues[i] = std::move(qp);
+  }
+  void unset_local_queue(unsigned i) {
+    assert(_queues[i]);
+    _queues[i].reset();
+  }
+  template <typename Func>
+  unsigned forward_dst(unsigned src_cpuid, Func&& hashfn) {
+    auto& qp = queue_for_cpu(src_cpuid);
+    if (!qp._sw_reta)
+      return src_cpuid;
+
+    assert(!qp._sw_reta);
+    auto hash = hashfn() >> _rss_table_bits;
+    auto& reta = *qp._sw_reta;
+    return reta[hash % reta.size()];
+  }
+  unsigned hash2cpu(uint32_t hash) {
+    // there is an assumption here that qid == get_id() which will
+    // not necessary be true in the future
+    return forward_dst(hash2qid(hash), [hash] { return hash; });
+  }
+
+  hw_features& hw_features_ref() { return _hw_features; }
+
+  const rte_eth_rxconf* def_rx_conf() const {
+    return &_dev_info.default_rxconf;
+  }
+
+  const rte_eth_txconf* def_tx_conf() const {
+    return &_dev_info.default_txconf;
+  }
+
+  /**
+   *  Set the RSS table in the device and store it in the internal vector.
+   */
+  void set_rss_table();
+
+  uint8_t port_idx() { return _port_idx; }
+  bool is_i40e_device() const {
+    return _is_i40e_device;
+  }
+  bool is_vmxnet3_device() const {
+    return _is_vmxnet3_device;
+  }
+};
+
+
+std::unique_ptr<DPDKDevice> create_dpdk_net_device(
+    CephContext *c, unsigned cores, uint8_t port_idx = 0,
+    bool use_lro = true, bool enable_fc = true);
+
+
+/**
+ * @return Number of bytes needed for mempool objects of each QP.
+ */
+uint32_t qp_mempool_obj_size();
+
+#endif // CEPH_DPDK_DEV_H