提高SPDK高并发的关键--spdk 中的qpair

最新推荐文章于 2025-06-06 13:14:10 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/breaths589/article/details/88919152
本文探讨了NVMe协议中QPair (队列对) 的概念及其在SPDK中的实现细节。通过分析hello_world.c和perf.c中的示例代码，揭示了QPair如何提升系统的并发性能。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

NVME 协议中的qpaire
command queue
completion queue
queue paire
SPDK中的qpaire的限制
example/nvme/nvme/hello_world.c中的qpair
example/nvme/nvme/perf/perf.c中的qpair
基于qpair提高并发性

breaths_boy
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SPDK NVME
weixin_37871174的博客
06-01 1844
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weixin_37097605的博客
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QPair 类说明
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小道士写程序
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spdk 入门 hello world源码解析
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01-28 1359
接下来重点看下22行return spdk_pci_enumerate(spdk_pci_nvme_get_driver(),pcie_nvme_enum_cb, &enum_ctx);接下来重点看下22行return spdk_pci_enumerate(spdk_pci_nvme_get_driver(),pcie_nvme_enum_cb, &enum_ctx);关注重点16行rc = nvme_transport_ctrlr_scan(probe_ctx, direct_connect);
spdk使用
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自动安装构建和开发SPDK所需的全部依赖项。 sudo scripts/pkgdep.sh Building Linux: ./configure make ./configure 的一些参数可以通过 --help 查看 ./configure --help 如： ./configure --with-rdma make 运行单元测试查看building是否成功 ./test/unit/un...
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NVMe中，是通过command机制来完成host与controller之间的通信。（可参考前文Queue（队列）的作用，就是用来存放和管理command。
QList中QPair类型排序(C++ list排序pair)
apink1的博客
06-24 1963
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搭建远端存储，深度解读SPDK NVMe-oF target
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09-03 1122
接着就是调用spdk_nvmf_transport_create， 用于创建相应的transport，当然每个类型的transport只会被创建一次，创建成功后，会调用spdk_nvmf_tgt_add_transport_done(这个是最新的流程，只有在初始化所有transport以后，才会处理subsystem)。在spdk_nvmf_poll_group_create中，传入的channel的io_device的地址实际是：g_spdk_nvmf_tgt。
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SPDK示例代码分析
zlarm的专栏
01-24 7222
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09-03 757
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11-28 1840
毫无疑问地，用来取代iSCSI/iSER(iSCSI Extensions for RDMA)技术的NVMe over Fabrics着实让RDMA又火了一把。在介绍NVMe over Fabrics之前，先科普一下RDMA。 1. DMA和RDMA的概念 1.1 什么是DMA? Direct Memory Access(DMA) is a capability provided that ...
RoCE QoS configuration - Priority mapping
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RDMA网络（RDMA Network）：RDMA网络是指支持RDMA技术的网络基础设施，它可以是InfiniBand网络、以太网（Ethernet）或其他支持RDMA的网络类型。它提供了一系列的组件和库，用于构建低延迟、高吞吐量的存储应用程序，例如NVMe驱动程序、NVMe over Fabrics（NVMe-oF）和存储虚拟化组件等。SPDK提供了一系列的组件和工具，用于构建存储应用程序，而RDMA则提供了低延迟和高带宽的网络传输技术，可以加速存储数据在主机之间的传输。
spdk 在nvme over pcie 中的应用
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<think>好的，用户想了解SPDK在NVMe over PCIe中的应用方式和实现细节。首先，我需要回忆一下SPDK的基本架构和NVMe over PCIe的相关知识。SPDK是一个用户空间的存储开发工具包，主要用于高性能存储应用。NVMe over PCIe则是通过PCIe总线直接连接主机和NVMe设备，而SPDK在这里的角色可能涉及到如何高效地管理这些设备。 根据用户提供的引用，特别是引用[4]提到NVMe over PCIe使用提交队列和完成队列，类似于RDMA的队列机制。这可能意味着SPDK在实现时也采用了类似的队列管理方法。需要确认SPDK如何初始化和配置这些队列，以及如何处理I/O请求。 接下来，用户的问题集中在应用方式和实现细节上。应用方式可能包括SPDK作为Host端如何与PCIe设备交互，而实现细节可能涉及内存管理、轮询机制、零拷贝技术等。引用[3]提到SPDK支持TCP和RDMA传输，但用户关心的是PCIe，所以需要区分这两种不同的传输方式。不过，NVMe over PCIe其实是原生协议，不需要像Fabrics那样通过其他传输层，所以可能需要解释SPDK在原生NVMe驱动中的优化。 另外，引用[4]还提到NVMe over PCIe和RDMA在队列结构上的差异，这可能影响SPDK的实现方式。例如，PCIe使用SQ和CQ，而RDMA还有QP的概念。需要说明SPDK如何处理这些队列，是否采用用户态驱动绕过内核来减少延迟。 用户可能还希望了解具体的实现步骤，比如如何初始化设备、创建队列、处理中断或轮询等。需要参考SPDK的源码结构，比如引用[2]中的rpc命令可能用于配置子系统，但那是针对NVMe-oF的，可能与PCIe的直接使用不同。 需要确保回答结构清晰，分点说明应用方式和实现细节，并结合引用中的相关信息，比如队列管理、用户空间驱动、性能优化技术等。同时，要生成相关问题，可能涉及性能优化、与NVMe-oF的区别、实际应用场景等。 最后，检查是否所有数学公式和独立公式都正确使用了$和$$符号，尽管这个问题可能涉及较少的数学内容，但如果有提到的公式或术语，需要正确格式化。例如，队列的操作流程如果有数学表示，需遵循格式要求。</think>### SPDK在NVMe over PCIe中的应用方式及实现细节 #### 一、SPDK与NVMe over PCIe的关联 SPDK通过用户态驱动直接操作NVMe设备，绕过内核协议栈以降低延迟。在NVMe over PCIe场景中，SPDK作为Host端控制器，直接通过PCIe总线与NVMe SSD交互[^4]。 #### 二、核心实现细节 1. **设备初始化与队列管理** - SPDK通过`spdk_nvme_probe()`扫描PCIe总线上的NVMe设备，绑定到用户态驱动。 - 创建**提交队列(SQ)**和**完成队列(CQ)**，队列深度通过`io_queue_size`参数配置： ```c struct spdk_nvme_io_qpair_opts opts; opts.io_queue_size = 4096; // 自定义队列深度 ``` - 每个CPU核心绑定独立队列对(QPair)，实现无锁并行操作[^4]。 2. **I/O请求处理流程** - **提交阶段**：应用将I/O描述符写入SQ，包含LBA地址、数据指针等信息。 - **硬件处理**：NVMe控制器通过PCIe DMA读取SQ条目并执行操作。 - **完成通知**：控制器将结果写入CQ，SPDK通过轮询（非中断）检测完成状态[^4]。 3. **零拷贝优化** - 使用`spdk_nvme_ns_cmd_read()`/`spdk_nvme_ns_cmd_write()`接口时，数据缓冲区直接映射到PCIe内存空间，避免内存拷贝。 - 支持PRP（物理区域页）和SGL（分散聚集列表）两种数据传输方式。 #### 三、性能关键设计 1. **轮询模式驱动(PMD)** ```c while (true) { spdk_nvme_qpair_process_completions(qpair, 0); // 处理I/O完成事件 } ``` 通过持续轮询CQ避免上下文切换，延迟可降低至10μs级别[^4]。 2. **内存对齐与NUMA优化** - 数据缓冲区按4KB对齐，匹配SSD页大小。 - 使用`spdk_dma_zmalloc()`分配NUMA节点本地内存。 3. **多路径I/O支持** SPDK支持Active-Active双控架构，通过`spdk_nvme_ctrlr_get_path()`实现故障切换。 #### 四、与NVMe over Fabrics的差异 | 特性 | NVMe over PCIe | NVMe over RDMA | |---------------------|----------------------|---------------------| | 传输层 | PCIe链路层 | RDMA/IB/TCP | | 队列模型 | SQ/CQ直连设备 | QP(SQ+RQ)+CQ | | 最大队列深度 | 64K | 受限于HCA能力 | | 典型延迟 | 微秒级 | 亚微秒级(RDMA) |
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