关于dpdk

DPDK是专为X86平台设计的高性能报文处理库和驱动集合,主要运行在Linux用户态,提供快速数据包接收与发送功能,但不包含网络协议栈的核心功能,如二层、三层转发和防火墙ACL。可通过DPDK实现这些功能,例如在应用中集成特定的网络处理例程。本文详细介绍了DPDK的工作原理、主要组件、使用方法及其与内核网络协议栈的区别,以及如何通过优化技术提升性能。

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

DPDK是X86平台报文快速处理的库和驱动的集合,大多数情况下运行在linux的用户态空间,目前最新版本1.5.0可以到官方网站dpdk.org下载。

DPDK不是网络协议栈,不提供二层,3层转发功能,不具备防火墙ACL功能,但通过DPDK可以轻松的开发出上述功能,具体可参考实例 application examples are included

What it is

Intel® DPDK is a set of libraries and drivers for fast packet processing on x86 platforms. It runs mostly in Linux userland.

This project tracks the Intel® DPDK and includes all major public contributions. The most recent patches and enhancements, provided by the community, are available inbranch 1.5.0.

Main libraries

  • multicore framework
  • huge page memory
  • ring buffers
  • poll-mode drivers

Usage

These libraries can be used to:

  • receive and send packets within the minimum number of CPU cycles (usually less than 80 cycles)
  • develop fast packet capture algorithms (tcpdump-like)
  • run third-party fast path stacks

For example, some packet processing functions have been benchmarked up to 160 Mfps (million frames per second, using 64-byte packets) with a PCIe Gen-2 NIC.

What it's not

Intel® DPDK is not a networking stack and does not provide functions such as Layer-3 forwarding, IPsec, firewalling, ACL, etc. Within the tree, however, variousapplication examples are included to help with the development of such features.

If you need some specific drivers or networking stacks, you should contact a company that provides such extensions.


附:http://blog.youkuaiyun.com/linzhaolover?viewmode=contents


著作权归作者所有。
商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。
作者:大头
链接:https://www.zhihu.com/question/27413080/answer/43510345
来源:知乎

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。



04-18
<think>好的,我现在需要处理用户关于DPDK的使用指南介绍的请求。首先,用户提供了几个引用内容,我需要结合这些引用来构建回答。让我先仔细阅读这些引用内容,确定它们提供的信息点。 引用[1]提到配置Linux环境支持DPDK,包括分配Hugepages加载内核模块。引用[2]说明DPDK在行业中的地位优势。引用[3]涉及HPET_MMAP配置DPDK使用HPET的步骤。引用[4]是关于加载igb_uio.ko内核模块的命令。引用[5]则提到了DPDK中的哈希表示例。 用户的需求是了解DPDK的使用方法介绍,所以回答需要结构清晰,分点说明。首先应该介绍DPDK的基本概念,然后进入环境配置的步骤,接着可能涉及编译安装、驱动加载、应用示例等部分。同时,用户希望生成相关问题,我需要根据内容提出相关的问题。 需要确保使用正确的LaTeX格式,比如数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,但根据用户提供的引用,可能数学公式不多,可能需要检查是否有必要的地方使用。同时要注意中文回答,语法正确。 接下来,我需要整理各个引用的内容到回答的不同部分。例如,引用[2]适合放在介绍部分,说明DPDK的优势。引用[1][3]、[4]用于环境配置的步骤,包括Hugepages分配、内核模块加载HPET配置。引用[5]可以作为性能优化的例子。 需要注意用户之前的提问历史,但根据当前信息,用户可能没有之前的交互,因此主要基于提供的引用。需要确保回答的结构符合用户的要求,分步骤说明,并引用正确的来源。同时,生成的相关问题应涵盖配置、优化、应用场景等。 可能还需要补充一些DPDK的基本信息,如架构、核心组件,确保介绍部分完整。此外,使用代码块展示命令示例,如加载模块的命令,这样用户更清楚如何操作。 最后,检查是否遗漏了重要步骤,比如是否提到NUMA系统的配置,或者如何绑定网络端口到DPDK驱动。引用[1]提到了绑定网络端口,应该在环境配置部分加入这一步骤。 总结,回答的结构大致为:介绍DPDK,环境配置(Hugepages、内核模块、HPET、端口绑定),编译安装,应用示例,性能优化,最后相关问题。需要确保每个部分都参考了正确的引用,并在适当位置添加引用标识。</think>### DPDK 使用指南与核心功能介绍 #### 一、DPDK 简介 数据平面开发工具包(Data Plane Development Kit, DPDK)是由Intel主导的高性能网络数据处理框架,通过绕过内核协议栈、零拷贝技术用户态轮询模式驱动(PMD)实现网络数据包的高效处理[^2]。其核心架构包括: - **内存管理**:使用大页(Hugepages)减少TLB未命中 - **轮询模式驱动**:消除中断开销 - **多核调度**:通过线程绑定与无锁队列提升并行效率 #### 二、环境配置步骤 1. **Hugepages配置** ```bash # 分配2048个2MB大页(NUMA系统需分节点配置) echo 2048 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages ``` 需删除原有大页并挂载到`/mnt/huge`目录[^1] 2. **内核模块加载** ```bash sudo modprobe uio sudo insmod dpdk-kmods/linux/igb_uio/igb_uio.ko intr_mode=legacy # 加载用户态驱动[^4] ``` 3. **HPET配置** 需在内核编译时启用`CONFIG_HPET_MMAP`选项,并在DPDK编译时添加`CONFIG_RTE_LIBEAL_USE_HPET=y`配置[^3] 4. **网卡绑定** ```bash ./dpdk-devbind.py --bind=igb_uio 0000:01:00.0 # 将PCI网卡绑定到DPDK驱动 ``` #### 三、核心组件说明 1. **内存池(mempool)** ```c struct rte_mempool *mp = rte_pktmbuf_pool_create("PKTMBUF_POOL", NUM_MBUFS, MBUF_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id()); ``` 预分配固定大小内存块,减少动态分配开销 2. **轮询模式驱动(PMD)** ```c struct rte_eth_conf port_conf = { .rxmode = { .max_rx_pkt_len = ETHER_MAX_LEN } }; rte_eth_dev_configure(port_id, 1, 1, &port_conf); ``` 3. **无锁队列(rte_ring)** ```c struct rte_ring *ring = rte_ring_create("MSG_RING", RING_SIZE, SOCKET_ID_ANY, RING_F_SP_ENQ | RING_F_SC_DEQ); ``` #### 四、性能优化技巧 1. 使用`rte_hash`库实现高效哈希表(参见Table 12.1的哈希分布优化[^5]) 2. 通过CPU亲缘性绑定减少缓存失效 3. 采用批处理机制提升流水线效率 ```c // 典型收发包处理循环 while (1) { nb_rx = rte_eth_rx_burst(port_id, 0, pkts_burst, MAX_PKT_BURST); if (unlikely(nb_rx == 0)) continue; // 数据处理逻辑 nb_tx = rte_eth_tx_burst(port_id, 0, pkts_burst, nb_rx); } ```
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值