BiTester-基于DPDK的双向UDP流生成器

BiTester

介绍

基于DPDK的双向UDP流生成器，用于测试网卡、NF、网络的吞吐量以及时延，主要包括bps、pps、latency等性能指标。很多测试工具都提供了比较复杂的功能，所以难免会出现性能损耗，因此实现了这个比较简单的打流器来辅助科研测试（其实是本人比较菜写不出复杂的。。。），灵感来源于Dperf。项目连接：https://gitee.com/markchen7788

• 带宽测试

  

• 包速率测试

  

• 时延测试

  

• 性能对比

  • 环境：

    • DPDK： 20.11
    • NIC: NVIDIA BF2/CX6 100GbE
    • CPU: Intel Core I7 16cores
    • RAM: 32G DDR4
    • PCIE: Gen4 x 16

  • PPS指标对比

    单向测试	Client TX	Server RX	Cores
    BiTester	117.83Mpps	69.68Mpps	14
    DPDK-Pktgen	109.96Mpps	19.8Mpps	14

    双向测试	Client TX	Client RX	Server RX	Server TX	Cores
    BiTester	69.57Mpps	63.19Mpps	63.15Mpps	63.14Mpps	14
    Dperf	24.99Mpps	24.99Mpps	24.99Mpps	24.99Mpps	14

软件架构

1. CPU利用率计算

   • 为每个核配置两个变量，一个用于记录cpu运行总时间T_total，一个用于记录包处理消耗cpu时间T_task

     cpuUtil=T_task/T_total*100%

   • DPDK采用轮询进行包处理，系统的cpu利用率不再准确，因此需要app自行计算

2. 发送速度收敛

   • 每隔一段时间（~1s）计算所有核心的CPU利用率并求和算出cpu总利用率cpuUtil；
   • 如果cpuUtil>queueNum*0.95,说明基本快要到达处理瓶颈，将此时的速度设为上界upper_bound；
   • 如果cpuUtil<queueNum*0.95,说明还未到达处理瓶颈，将此时的速度设为下界lower_bound；
   • 采用二分法计算下一次的发送速率，TX_Speed=(upper_bound+lower_bound)/2，主线程调节所有worker线程的发送速率；
   • 速率收敛后，如若此时cpuUtil>queueNum*0.95，lower_bound下调，重新收敛；
   • 速率收敛后，如若此时cpuUtil<queueNum*0.95，upper_bound上调，重新收敛；

3. 并发连接设计

   • 在每一个woker核心设置定时器，按照cps增加连接数flow_num；

   • 根据当前的包序号psn以及flow_num计算当前sip和sport,达到多流发送的目的

     thisFlow.src_ip = (psn % thisFlow.flow_num) / 65536 + flows->src_ip;

     thisFlow.src_port = (psn % thisFlow.flow_num + flows->src_port) % 65536;

4. 时延测试

   • 定义一段时间T内,接收的报文总和为count,总cpuCycle为Cycle3;
   • 发送时，在每个UDP包内嵌入当前cpuCycle Cycle1;
   • 接收时，获取当前cpuCycle Cycle2, Cycle3+=Cycle2-Cycle1;
   • 该时间段的平均时延：AvgLat=Cycle3/CPUHZ/T
   • 时延探测包速率为0.05Mpps,这个速率接近sockperf测时延的发送速率；

安装教程

1. Server编译：
   • 安装DPDK 20.11、Meson、Ninja
   • meson build
   • ninja -C build
2. Client编译：
   • 安装DPDK 20.11
   • make

使用说明

1. Server运行指令：

   • 双向测试

     ./build/l2fwd -a 01:00.0 – -r 0 -t 0 -q 14 -reverse

   • 单向测试

     ./build/l2fwd -a 01:00.0 – -r 0 -t 0 -q 14 -rxonly

   • Option:
     • -a: PCIE号
     • -r: rx port
     • -t: tx port
     • -q：queue amount
     • -rxonly: recv only
     • -reverse: swap 6元组（smac,dmac,sip,dip,sport,dport）

2. Client运行指令

   • cd client/scripts
   • 有bps、pps、lat的测试脚本
   • 运行命令

     …/build/BiTester -a 01:00.1 – -r 0 -t 0 -n 14 -f pps-test.conf

   • Option:
     • -a: PCIE号
     • -r: rx port
     • -t: tx port
     • -q：queue amount
     • -f: 配置文件,用于调节并发连接数、cps、6元组信息。