"轮询技术-tms320f2812原理及其c语言程序开发 孙丽明 DPDK技术白皮书 V1.0 中国电信股份有限公司广州研究院 2015年10月"
轮询技术是现代高性能网络处理中的一种优化策略,其目的是减少中断处理对系统性能的影响。在传统的网络处理中,网卡在接收到网络报文或发送完报文后会向CPU发送中断,CPU随后执行中断服务程序进行处理。这个过程涉及到处理器状态的保存和恢复,消耗了大量的时钟周期。对于需要处理大量网络流量的应用来说,频繁的中断会显著降低整体性能。
DPDK(Data Plane Development Kit)采用轮询技术解决了这个问题。在DPDK框架下,网卡不再通过中断通知CPU处理报文,而是直接将报文存储到处理器的缓存(如果支持DDIO技术)或内存中,并设置一个标志位。应用程序周期性地检查这些标志位,以轮询的方式判断是否有新的报文需要处理。这种方法避免了中断处理,极大地提升了网络应用程序处理报文的速度和效率。
除了轮询技术,CPU的亲和技术也是DPDK提高性能的另一个关键要素。在现代多核处理器系统中,操作系统通常采用时间片调度方式来分配处理时间。CPU亲和技术使得特定任务能够更高效地绑定到特定的CPU核心上,减少了跨核心通信的开销,从而提高了处理速度。在DPDK应用中,通过合理地分配和调度,可以确保网络报文处理任务集中在特定的CPU核心上,进一步优化性能。
DPDK技术还涉及到其他多个方面,例如大页技术,它通过增加内存页面大小来减少内存管理开销;CPU核间无锁通信,实现了高效的数据交换而无需锁机制;以及NUMA(Non-Uniform Memory Access)考虑,确保在多节点内存访问时保持高性能。此外,DPDK还涉及内存管理优化,包括内存多通道使用、减少内存拷贝、改进内存分配策略等。
DPDK在NFV(Network Functions Virtualization)中的应用广泛,它可以用于物理机上的VNF(Virtual Network Function)部署,结合Open vSwitch(OVS)实现虚拟交换功能,或者与SR-IOV(Single Root I/O Virtualization)配合,提供更高效的虚拟化网络性能。通过专项测试,可以评估和优化DPDK在不同场景下的性能表现,以满足各种网络服务的需求。
DPDK技术白皮书提供了详细的DPDK技术原理、架构、性能影响因素、应用场景和测试方法,为读者深入理解和应用DPDK提供了全面的指导。