基于libpcap/npcap的FPGA高速网络数据采集 windows端

在上位机上采集FPGA发送的数据包，实时性要求高，包率>10kpps，带宽>1Gbps/s,如何实现数据接收处理，并减少丢包成为了问题的关键。libpcap成熟的库，能够实现该功能。
事先准备
检查网卡的配置选项，其中rss比较重要，设置了以后会降低网卡占用的cpu负载。还有MTU，如果FPGA发送的是包长度大于1500，需要注意修改一下配置。
在windows上安装最新版本的npcap，代替winpcap。代码使用的wpcap.dll
默认路径是：C:\Windows\System32\Npcap\wpcap.dll
在linux上安装libpcap，驱动层尝试使用pf-ring。

网卡抓包的原理：
在自己的程序里数据流向是:
网卡-> 驱动->内核buff-> 用户态buff->你的代码
需要注意的是：这里采集的数据包是数据链路层的，和udp、tcp这些协议无关。
如果使用wireshak:
网卡->驱动/内核-> 硬盘（pcap格式）

问题：如何解决数据太快出现丢包问题，需要对每个环节进行优化?
系统级调优：看看电脑的配置是否太过时了，cpu、内存是否太老，cpu的超线程应该关了。
1. 网卡，网卡的性能可以进行优化,在linux中可以通过ethtool 配置。在windows上 打开网络适配器或者驱动程序进行查看。万兆网卡通常比千兆网卡的配置更好，如rss队列，缓冲区等，因此丢包率更低。
2. 驱动/内核 ，关键函数pcap_setbuff()。网卡数据第一次copy 进入ring buffer，ring buffer 是一块内存区域，在windows 中对应的是 NoPagePool，通过任务管理器可以进行查看，其大小可以通过 pcap_setbuff 设置，默认值为 1e6.需要注意的是ring buffer 满了后，数据包会被丢弃。如果因此导致的丢包，数量可以通过libpcap api查看。
3. 从驱动/内核到用户态 ，数据从kernel buffer 传输到了user buffer，进行了一次copy . copy的频率由pcap_setmintocopy 函数决定，默认值为16e3，也就是超过size 后，进行一次copy.如果为了最小化延迟，可以设置为0进行尝试，同时增加了CPU使用率。如果数据传输太快，导致cpu某个核占用达到100%,应当增加该值。
用户态缓冲区：user buffer,默认为256e3。如果代码部分读取太慢，也就pcap_loop()的callback 函数处理太慢，使得该缓冲区溢出，会导致丢包。可以适当进行增加调优，降低丢包率。
相关函数为：pcap_setuserbuffer() 返回为0则表示设置成功。
5.抓包函数具体实现为pcap_loop ，不要用pcap_next_ex 因为会多一次copy (官方文档提及)

结论

1. 在pcap_loop的回调函数callback中，尽可能做最少的处理。可将callback放入单独线程/进程。
2. 使用以下三个函数进行调优 pcap_setuserbuffer，pcap_setbuff，pcap_setmintocopy。
   实测效果在windows PC 上可以达到2-3Gb/s 不丢包。如果是在linux上可以达到更好效果。