数据平面开发套件 (DPDK)

网络性能，包括吞吐量和延迟，对于许多应用至关重要。这些应用包括管理有线和无线系统的设备，例如路由器、防火墙等。高性能对于视频流等服务也至关重要。

传统的网络正在面临性能问题，因为它们用于发送和接收数据包的硬件存在局限性。主要问题是这些网络依赖于内核网络协议栈。这种方法可能缓慢且效率低下，导致延迟。随着网络处理越来越多的数据，它们需要高性能的解决方案来更快、更有效地处理流量。

什么是DPDK？

为了加快数据包处理速度，有一种名为DPDK（数据平面开发套件）的工具。这个由Linux基金会支持的开源项目是一个软件框架，有助于在不同类型的处理器（如英特尔和ARM）上更快地处理数据。DPDK使开发人员能够快速构建高速网络应用程序，使其成为高效处理大量数据的理想选择。


传统的包处理

传统的网络栈也称为基于内核的网络栈或Linux网络栈（对于Linux系统）。在这个传统的栈中，操作系统的内核处理数据包处理，这涉及多个层，包括网络驱动程序、IP栈和其他内核级操作。这种方法会产生用户空间和内核空间之间的上下文切换，增加开销并降低性能。

优点

  • 内核提供诸如访问控制和用户空间限制之类的安全功能，从而降低了网络处理中恶意行为的风险。
  • 它与各种硬件和网络接口兼容，使其成为适用于几乎任何系统的通用解决方案。

缺点

  • 在高数据包速率下，CPU花费大量时间处理中断，而不是执行有用的工作。
  • 上下文切换会引入延迟，尤其是在处理大量数据时。这会减慢数据包处理速度，从而增加延迟。

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用户空间数据包处理

使用DPDK（数据平面开发套件），网络模型通常被称为用户空间网络栈或用户空间数据包处理。DPDK通过允许在用户空间直接访问网络接口卡 (NIC) 来完全绕过内核，从而消除内核开销并大大加快数据包处理速度。

优点

  • DPDK绕过内核并直接访问网络硬件，从而显著降低延迟并提高数据包处理速度。
  • 通过在用户空间运行并最大限度地减少内核交互的开销，DPDK能够更好地利用CPU和内存资源。

缺点

  • 设置和使用DPDK可能比传统的网络栈更复杂，因为它需要自定义配置和专业知识。
  • 因为它绕过了内核，所以DPDK缺乏操作系统内核提供的一些安全机制。必须采取额外的措施来保护应用程序的安全。

常见问题

什么是上下文切换？

指的是保存当前运行进程的状态并加载另一个进程的状态的过程。

什么是用户空间？

这是用户应用程序运行的地方。用户空间中的程序对系统资源的访问权限有限，不能直接与硬件交互。

什么是内核空间？

这是操作系统核心（内核）运行的地方。它可以完全访问所有硬件和系统资源。

什么是NIC？

NIC代表网络接口卡。它是一个硬件组件，允许计算机或其他设备连接到网络，从而实现有线或无线连接的通信。

更新于：2024年11月11日

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