資料平面開發套件 (DPDK)


網路效能,包括吞吐量和延遲,對於許多應用至關重要。這些應用包括管理有線和無線系統的裝置,例如路由器、防火牆等。高效能對於影片流等服務也至關重要。

傳統的網路正在面臨效能問題,因為它們用於傳送和接收資料包的硬體存在侷限性。主要問題是這些網路依賴於核心網路協議棧。這種方法可能緩慢且效率低下,導致延遲。隨著網路處理越來越多的資料,它們需要高效能的解決方案來更快、更有效地處理流量。

什麼是DPDK?

為了加快資料包處理速度,有一種名為DPDK(資料平面開發套件)的工具。這個由Linux基金會支援的開源專案是一個軟體框架,有助於在不同型別的處理器(如英特爾和ARM)上更快地處理資料。DPDK使開發人員能夠快速構建高速網路應用程式,使其成為高效處理大量資料的理想選擇。


傳統的包處理

傳統的網路棧也稱為基於核心的網路棧或Linux網路棧(對於Linux系統)。在這個傳統的棧中,作業系統的核心處理資料包處理,這涉及多個層,包括網路驅動程式、IP棧和其他核心級操作。這種方法會產生使用者空間和核心空間之間的上下文切換,增加開銷並降低效能。

優點

  • 核心提供諸如訪問控制和使用者空間限制之類的安全功能,從而降低了網路處理中惡意行為的風險。
  • 與各種硬體和網路介面相容,使其成為適用於幾乎任何系統的通用解決方案。

缺點

  • 在高資料包速率下,CPU花費大量時間處理中斷,而不是執行有用的工作。
  • 上下文切換會引入延遲,尤其是在處理大量資料時。這會減慢資料包處理速度,從而增加延遲

使用者空間資料包處理

使用DPDK(資料平面開發套件),網路模型通常被稱為使用者空間網路棧或使用者空間資料包處理。DPDK透過允許在使用者空間直接訪問網路介面卡 (NIC) 來完全繞過核心,從而消除核心開銷並大大加快資料包處理速度。

優點

  • DPDK繞過核心並直接訪問網路硬體,從而顯著降低延遲提高資料包處理速度
  • 透過在使用者空間執行並最大限度地減少核心互動的開銷,DPDK能夠更好地利用CPU和記憶體資源

缺點

  • 設定和使用DPDK可能比傳統的網路棧更復雜,因為它需要自定義配置和專業知識。
  • 因為它繞過了核心,所以DPDK缺乏作業系統核心提供的一些安全機制。必須採取額外的措施來保護應用程式的安全。

常見問題

什麼是上下文切換?

指的是儲存當前執行程序的狀態並載入另一個程序的狀態的過程。

什麼是使用者空間?

這是使用者應用程式執行的地方。使用者空間中的程式對系統資源的訪問許可權有限,不能直接與硬體互動。

什麼是核心空間?

這是作業系統核心(核心)執行的地方。它可以完全訪問所有硬體和系統資源。

什麼是NIC?

NIC代表網路介面卡。它是一個硬體元件,允許計算機或其他裝置連線到網路,從而實現有線或無線連線的通訊。

更新於:2024年11月11日

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