教程目的

本教程基于ALINX Zynq US+ MPSoC開發(fā)板 Z7-P+萬兆以太網(wǎng)FMC子卡 FH1223，在Xilinx 2020.1/PetaLinux 2020.1開發(fā)環(huán)境下，完整演示如何在Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)萬兆以太網(wǎng)（10GbE）接口，并對其進(jìn)行速率測試與處理器負(fù)載測試。

開發(fā)環(huán)境

硬件環(huán)境

開發(fā)板：ALINX Z7-P

產(chǎn)品鏈接：https://www.alinx.com/detail/593

Z7-P 是基于AMD Zynq UltraScale+ MPSoC系統(tǒng)級開發(fā)平臺，支持 Xilinx Vitis-AI DPU 和 PCle3.0x8，集成 H.264/H.265 視頻編解碼器，可用于 4K 視頻圖像處理；配備一個(gè) FMC HPC 接口，可自由擴(kuò)展開發(fā)。

（ALINX基于Zynq UltraScale+ MPSoC開發(fā)板Z7-P）

FMC子卡：ALINX FH1223

產(chǎn)品鏈接：https://www.alinx.com/detail/315

4 路 SFP+ 光纖FMC 子卡FH1223 通過標(biāo)準(zhǔn) FMC 接口與 Z7-P 相連，提供完整的 10GbE 硬件支持。

（ALINX 4路SFP+光纖FMC子卡 FH1223）

Z7-P + FH1223 的模塊化組合，能夠顯著簡化您的開發(fā)流程，縮短驗(yàn)證周期，亦能提升產(chǎn)品復(fù)用性，降低開發(fā)成本。

軟件環(huán)境

vivado2020.1

petalinux2020.1

相關(guān)資料

https://pan.baidu.com/s/1NnG9ULlE4ojY3FtcrXeQiw提取碼: dt15

Vivado 工程

請參考我們提供的 Vivado 工程

整體框圖如圖所示

主要 IP 配置如下

注意時(shí)鐘連線以及對應(yīng)數(shù)據(jù)流傳輸?shù)年P(guān)系，讀寫數(shù)據(jù)主要通過 dma 實(shí)現(xiàn)。

Petalinux工程

使用 vivado 工程導(dǎo)出的包含 bit 流的 xsa 文件，搭建基礎(chǔ)的 petalinux 工程。（該部分可參考 Z7-P 的《course_s3_ALINX_ZYNQ_MPSoC開發(fā)平臺Linux基礎(chǔ)教程》第一章 使用 Petalinux 定制 Linux 系統(tǒng)。）

修改petalinux工程project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files路徑下的設(shè)備樹文件system-user.dtsi，指定SFP1和SFP2接口的mac地址，修改后內(nèi)容如下

/include/"system-conf.dtsi"/ {};
&sdhci1 {    disable-wp;   no-1-8-v;};
&xxv_ethernet_0 {   local-mac-address = [000a 3566668d];    xlnx,rxmem = ;};
&xxv_ethernet_0_1 {   local-mac-address = [000a 3566669d];    xlnx,rxmem = ;};

輸入命令，進(jìn)入 rootfs 配置界面

etalinux-config -c rootfs

使能Petalinux Package Groups --->packagegroup-petalinux-benchmarks --->[*] packagegroup-petalinux-benchmarks

使能Petalinux Package Groups --->packagegroup-petalinux-utils --->[*] packagegroup-petalinux-utils

保存配置并退出

編譯petalinux工程，生成BOOT.BIN文件

petalinux-build
petalinux-package --boot --u-boot --fsbl --fpga --force

將生成的系統(tǒng)鏡像文件BOOT.BIN、boot.scr、image.ub拷貝到sd卡

速率測試

硬件環(huán)境：

主機(jī)（cpu: i5-14600k 主板: tuf b760m-plus wifi d4）

Intel E810-2SFP28 萬兆網(wǎng)卡

10G光纖模塊

軟件環(huán)境：

主機(jī)：windows10系統(tǒng)

開發(fā)板：petalinux2020.1系統(tǒng)

測速軟件：iperf3.7

硬件準(zhǔn)備：

sd卡插入Z7_P，撥碼調(diào)整為sd啟動(dòng)模式

FH1223接到Z7_P FMC接口上

Z7_P PS_UART接口連接到主機(jī)USB接口

10g光纖模塊連接FH1223的SFP1接口和主機(jī)萬兆網(wǎng)卡的光纖接口

軟件準(zhǔn)備：

板卡上電啟動(dòng)后，在其串口終端中輸入如下命令，配置SFP1對應(yīng)的網(wǎng)口ip地址和mtu值，并關(guān)閉其余網(wǎng)口

ifconfig eth1 mtu 9000
ifconfig eth1 192.168.8.100
ifconfig eth1 up
ifconfig eth0 down

輸入ifconfig命令查看當(dāng)前網(wǎng)口配置

在windows主機(jī)中，點(diǎn)擊左下角“開始”菜單，進(jìn)入設(shè)置界面，選擇“網(wǎng)絡(luò)和Internet”

選擇”Windows防火墻“，關(guān)閉所有的防火墻（此時(shí)可以選擇將主機(jī)其余網(wǎng)口的網(wǎng)線拔出，僅保留萬兆網(wǎng)卡連接的光纖模塊）

選擇“更改適配器選項(xiàng)”，然后雙擊選擇萬兆網(wǎng)卡接口對應(yīng)的設(shè)備（此處為“以太網(wǎng)7”）

確認(rèn)網(wǎng)卡速率協(xié)商到的是10Gbps，點(diǎn)擊“屬性”

點(diǎn)擊”配置“，選擇”高級“，開啟巨幀數(shù)據(jù)包，值為9014，然后點(diǎn)擊”確定“

點(diǎn)擊”屬性“，雙擊”Internet 協(xié)議版本 4（TCP/IPv4）“

設(shè)置網(wǎng)卡的ip地址，修改如下圖所示，修改完成后點(diǎn)擊”確定“

最后在適配器設(shè)備界面點(diǎn)擊”確定“，使所有配置生效

將iperf3的windows可執(zhí)行程序拷貝到windows主機(jī)中（注意，路徑無中文）

在當(dāng)前界面上方地址欄中輸入cmd 并回車，就能快速打開一個(gè)當(dāng)前路徑的命令行終端

在該命令行終端中輸入如下命令，進(jìn)行主機(jī)ping開發(fā)板測試

ping  192.168.8.100

在開發(fā)板的串口終端輸入如下命令，進(jìn)行開發(fā)板ping主機(jī)測試，按ctrl+c停止

ping  192.168.8.130

UDP RX

為了便于查看處理器負(fù)載，在開發(fā)板的串口終端中輸入如下命令，將iperf3服務(wù)端線程綁定到指定的cpu核上（Z7_P ps端有4個(gè)cpu核，此處綁定到cpu核2），并指定端口號5301

taskset -c 2 iperf3 -s -p 5301 -i 60 &

在串口終端中輸入如下命令，每秒打印一次cpu所有核心的使用情況，共計(jì)打印60次

mpstat -P ALL 1 60 

在windows主機(jī)，iperf3測試程序路徑下打開的命令行終端中，輸入如下命令，開始iperf3 udp傳輸60s測試

iperf3 -c 192.168.8.100 -u -T s1 -p 5301 -t 60 -i 60 -b 10G -l 8960

在udp傳輸測試過程中，板卡串口終端mpstat程序每秒打印的cpu核心負(fù)載情況，由此可知cpu核2基本保持滿負(fù)載運(yùn)行

當(dāng)60s傳輸測試完成后，主機(jī)命令行終端中會(huì)打印出測試結(jié)果，由下圖可知板卡萬兆網(wǎng)口 UDP RX 速率為4.37Gbits/sec

在板卡的串口終端中輸入如下命令，終止測試時(shí)設(shè)置的后臺iperf3服務(wù)端線程

killall  iperf3

UDP TX

在主機(jī)的命令行終端中，輸入如下命令，設(shè)置4個(gè)后臺執(zhí)行的iperf3服務(wù)端線程

start /B iperf3 -s -p 5301
start /B iperf3 -s -p 5302
start /B iperf3 -s -p 5303
start /B iperf3 -s -p 5304

在板卡串口終端中輸入如下命令，開啟4個(gè)iperf3客戶端線程，并將其綁定到cpu核0~3

taskset -c 0 iperf3 -c 192.168.8.130 -u -T s1 -p 5301 -t 60 -i 60 -b 10G -l 8960&
taskset -c 1 iperf3 -c 192.168.8.130 -u -T s2 -p 5302 -t 60 -i 60 -b 10G -l 8960&
taskset -c 2 iperf3 -c 192.168.8.130 -u -T s3 -p 5303 -t 60 -i 60 -b 10G -l 8960&
taskset -c 3 iperf3 -c 192.168.8.130 -u -T s4 -p 5304 -t 60 -i 60 -b 10G -l 8960&

在串口終端中輸入命令，使用mpstat監(jiān)測處理器負(fù)載

mpstat -P ALL 1 60 

在udp傳輸測試過程中，板卡串口終端mpstat程序每秒打印的cpu核心負(fù)載情況如圖所示，處理器總負(fù)載為75%左右

當(dāng)60s傳輸測試完成后，主機(jī)命令行終端中會(huì)打印出測試結(jié)果，此時(shí)主機(jī)作為服務(wù)端，也就是接收方，所以板卡的 UDP TX 速率合計(jì)為 6.94 Gbits/sec

在主機(jī)的命令行終端中輸入命令，終止測試時(shí)設(shè)置的后臺iperf3服務(wù)端線程

taskkill /im iperf3.exe /f

TCP RX

在開發(fā)板的串口終端中輸入命令，啟動(dòng)iperf3服務(wù)端線程，并綁到cpu核2上

taskset -c 2 iperf3 -s -p 5301 -i 60 &

在串口終端中輸入命令，監(jiān)測處理器負(fù)載

mpstat -P ALL 1 60 

在主機(jī)的命令行終端輸入命令，啟動(dòng)iperf3測試

start  /B  iperf3 -c 192.168.8.100   -T s1 -p 5301 -t 60 -i 60

在tcp傳輸測試過程中，板卡串口終端mpstat程序每秒打印的cpu核心負(fù)載情況如圖所示，雖然cpu核2的負(fù)載并未跑滿，但此時(shí)cpu核0因?yàn)檐浿袛嗵幚硪呀?jīng)處于滿載狀態(tài)

當(dāng)60s傳輸測試完成后，主機(jī)命令行終端中會(huì)打印出測試結(jié)果，如圖所示，板卡的 TCP RX 速率為2.63Gbits/sec

在開發(fā)板的串口終端中輸入如下命令，終止后臺的iperf3服務(wù)端線程

killall  iperf3

TCP TX

在主機(jī)的命令行終端中，輸入如下命令，設(shè)置4個(gè)后臺執(zhí)行的iperf3服務(wù)端線程

start /B iperf3 -s -p 5301
start /B iperf3 -s -p 5302
start /B iperf3 -s -p 5303
start /B iperf3 -s -p 5304

在板卡串口終端中輸入如下命令，開啟4個(gè)iperf3客戶端線程，并將其綁定到cpu核0~3

taskset -c 0 iperf3 -c 192.168.8.130  -T s1 -p 5301 -t 60 -i 60 -b 2560M &
taskset -c 1 iperf3 -c 192.168.8.130  -T s2 -p 5302 -t 60 -i 60 -b 2560M &
taskset -c 2 iperf3 -c 192.168.8.130  -T s3 -p 5303 -t 60 -i 60 -b 2560M &
taskset -c 3 iperf3 -c 192.168.8.130  -T s4 -p 5304 -t 60 -i 60 -b 2560M &

在串口終端中輸入命令，使用mpstat監(jiān)測處理器負(fù)載

mpstat -P ALL 1 60 

在tcp傳輸測試過程中，板卡串口終端mpstat程序每秒打印的cpu核心負(fù)載情況如圖所示，處理器總負(fù)載約為41%

當(dāng)60s傳輸測試完成后，主機(jī)命令行終端中會(huì)打印出測試結(jié)果，如圖所示，板卡的 TCP TX 速率合計(jì)約為3.83Gbits/sec

測試總結(jié)

審核編輯 黃宇