dpdk 性能_第二系列什么意思

全栈程序员-站长 • 2022年9月20日上午8:16 • 未分类 • 阅读 0

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首先，DPDK和内核网络协议栈不是对等的概念。
DPDK只是单纯的从驱动拿数据，然后组织成数据块给人用，跑在用户态。功能相当于linux的设备无关接口层，处于socket之下，驱动之上。只不过linux协议栈的这部分在核心态。
你说的包处理器，很多时候是不用linux内核协议栈的，而是用专用包处理程序，类似于DPDK加上层应用处理。通常会有些硬件加速器，包处理效率更高些。缺点是一旦用不上某些功能，那些加速器就白费了。而纯软件处理就非常灵活，不过代价就是功耗和性能。
纯DPDK性能非常高，intel自己给出的数据是，处理一个包80时钟周期。一个3.6Ghz的单核双线程至强，64字节小包，纯转发能力超过90Mpps，也就是每秒9千万包。
不知你有没有看出来，80周期是一个非常惊人的数字？正常情况下，处理器访问一下ddr3内存都需要200个周期，而包处理程序所需要操作的数据，是从pcie设备送到ddr内存的，然后再由处理器读出来，也就是说，通常至少需要200周期。为啥现在80周期就能完成所有处理？我查了下文档，发现原因是使用了stashing或者叫direct cache access技术，对于PCIe网卡发过来的包，会存在一个特殊字段。x86的pcie控制器看到这个字段后，会把包头自动塞到处理器的缓存，无序处理器来干预。由于包头肯定是会被读取的，这样相当于提前预测，访问的时间大大缩短。
如果加上linux socket协议栈，比如跑个纯http包反弹，那么根据我的测量，会掉到3000-4000周期处理一个包，单核双线程在2.4Mpps，每秒两百四十万包，性能差40倍。
性能高在哪？关键一点，DPDK并没有做socket层的协议处理，当然快。其他的，主要是使用轮询替代中断，还有避免核心态到用户态拷贝，并绑定核，避免线程切换开销，还有避免进入系统调用的开销，使用巨页等。
还有很关键的一点，当线程数大于12的时候，使用linux协议栈会遇到互斥的瓶颈，用性能工具看的话，你会发现大部分的时间消耗在spin_lock上。解决方法之一是如github上面的fastsocket，改写内核协议栈，使包始终在一个核上处理，避免竞争等。缺点是需要经常自己改协议栈，且应用程序兼容性不够。
另外一个方法是使用虚拟机，每个特征流只在一个核处理，并用虚拟机隔绝竞争，底层用dpdk做转发，上层用虚拟机做包处理，这样保证了原生的linux协议栈被调用，做到完全兼容应用程序。不过这种方法好像还没有人做成开源的，最近似的是dpdk+虚拟交换机ovs的一个项目。
如果你只想要dpdk的高性能加tcp/ip/udp的处理，不考虑兼容性，那么还可以去买商业代码，我看了下供应商的网站介绍，纯转发性能大概在500-1000周期左右一个包。

DPDK提升了IO性能，绕过了内核协议栈，同时也带来了了应用程序开发工作量，配套DPDK的开源项目也逐步兴起。

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