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深入浅出DPDK

2018-04-05 22:04:08   0  举报

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AI智能生成

dpdk技术相关

dpdk

网络

cpu

收发包

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作者其他创作

大纲/内容

虚拟化相关

认识DPDK

为什么需要DPDK？

DPDP的最佳实践

轮询

用户态驱动

亲和性与独占

降低访问内存开销

软件优化

寻找数据包处理性能的天花板

cache和内存

系统架构的演进

南桥北桥时代

NUMA

cache

一级cache

二级cache

三级cache

TLB cache

一致性问题

基于目录的协议

总线窥探协议

TLB和大页

分页

虚拟地址

TLB cache

大页

DDIO

NUMA

<br>

并行计算

亲和性、独占性

DPDK的多线程

初始化

读取环境中cpu信息

解析-c参数，默认设置第一个核为master

为每个slave创建线程，并调用set_thread_set_affinity()绑定cpu

同步互斥机制

原子操作

内存屏障

原子操作api

读写锁

自旋锁

无锁机制

linux内核无锁环形缓冲

DPDK无锁环形缓冲

报文转发

转发框架介绍

pipeline模型

run to completon模型

优点

简单高效

水平扩展

缺点

逻辑的耦合性太强

不适合优化运行慢的步骤

PCIe与包处理

从PCIe事务的角度看包处理

网卡DMA描述符环形队列

网卡DMA控制器通过环形队列与CPU交互<br>

判断数据包是否接收成功

网卡驱动

数据包收发—CPU和IO的协奏

全景分析

收包

CPU填充缓冲地址到接收侧描述符

网卡读取接收侧描述符获取缓冲区地址

网卡将包的内容写到缓冲区地址处

网卡回写接收侧描述符更新状态（确认包内容已完成）

CPU读取接收侧描述符已确定包接收完成

CPU读取包内容

发包

CPU读取发送侧描述符，检查是否发送完成标志（猜测是有该标志的描述符可以复用吧）

CPU将准备发送的缓冲区地址填充到发送侧描述符

网卡读取发送侧描述符中的地址

网卡根据描述符中的地址，读取缓冲区中的数据内容

网卡写发送描述符，更新发送完成标志位

mbuf和mempool

Mbuf

主要用来封装网络帧缓存

对于单个mbuf存放不下的巨型帧，Mbuf还有指向下一个Mbuf的指针来形成帧链表结构

对于巨型帧

单个帧的长度：rte_pktmbuf_datalen()

所有帧的长度：rte_pktmbuf_pktlen()

Mempool

使用ring存储Mbuf

网卡性能优化

DPDK的轮询模式

异步中断模式

轮询模式

收发包过程

混合中断轮询模式

轮询收包，关闭所有的中断

当连续收包数量为0时，使能中断，休眠轮询线程

基于UIO或者vfio来实现收包中断通知和处理流程

网卡IO性能优化

Burst收发包的优点

充分利用处理器缓存的存取机制

批量回写

预取

批处理和时延隐藏

平台优化及其配置调优

查看cpu

查看内存

查看PCIe

一般来说，总线编号小于80(02:00.0)是连接在CPU0上的

大于等于80(81:00.0)则是连接在CPU1上的<br>

配置大页

增加内核启动参数：default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=8

查看大页配置

配置cpu独占

增加内核启动参数：isolcpus=2,3,4,5,6

尽量避免跨处理器的核来处理网卡设备上的收发包

查看cpu分布

查看网卡设备及PCI设备地址

根据信息得出网卡靠近那个cpu。尽量将处理cpu指定为靠近网卡的cpu组的ID

流分类和多队列

多队列

DPDK对多队列网卡的支持

原生支持网卡多队列

流分类

包的类型

RSS

Flow Director

DPDK结合网卡的Flow Director功能

硬件加速与功能卸载

DPDK软件接口（卸载）

VLAN硬件卸载

IP TCP/UDP/SCTP checksum硬件卸载

接收方向

发送方向

分片功能卸载

组包功能卸载

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系统架构

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