DPDK关键技术1

DPDK关键技术

赵剑川 2014.11.26

概要

DPDK 是 INTEL提供的提升数据面报文快速处理速率的应用程序开发包，它主要利用以下几

个方面的支持特点来优化报文处理过程，从而加快报文处理速率：

1、 使用大页缓存支持来提高内存访问效率。

2、 利用 UIO 支持， 提供应用空间下驱动程序的支持， 也就是说网卡驱动是运行在用户空间

的，减下了报文在用户空间和应用空间的多次拷贝。

3、 利用 LINUX亲和性支持， 把控制面线程及各个数据面线程绑定到不同的 CPU核，节省了

Igb_uio Huge page KNI

Pci Uio device memseg

KNI lib Sched lib

Mem zone

Mem pool lib

Pmd driver lib

Net prototol lib

arlarm

None pci

lib

Tail queue debug

Ring lib

mbuf lib

Pmd ring lib

Hash/Lpm lib

1、 环境抽象层： 为 DPDK其它组件和应用程序提供一个屏蔽具体平台特性的统一接口， EAL

提供的功能主要有： DPDK 加载和启动；支持多核或多线程执行类型； CPU 核亲和性处

理；原子操作和锁操作接口；时钟参考； PCI 总线访问接口；跟踪和调试接口； CPU 特

性采集接口；中断和告警接口等。

2、 堆内存管理组件（ Malloc lib）：堆内存管理组件为应用程序提供从大页内存分配堆内存

的接口。当需要分配大量内存小块时（如用于存储列表中每个表项指针的内存） ，使用

这些接口可以减少 TLB缺页。

内存环缓冲区中申请内存块来补充本地队列。

5、 网络报文缓存块管理组件：提供应用程序创建和释放用于存储报文信息的缓存块的接

口，这些 MBUF 存储在一内存池中。提供两种类型的 MBUF，一种用于存储一般信息，

一种用于存储报文数据。

6、 定时器组件：提供一些异步周期执行的接口（也可以只执行一次） ，可以指定某个函数

在规定的时间异步的执行，就像 LIBC中的 timer 定时器，但是这里的定时器需要应用程

序在主循环中周期调用 rte_timer_manage 来使定时器得到执行，使用起来没有那么方

便。定时器组件的时间参考来自 EAL层提供的时间接口。

除了以上六个核心组件外， DPDK还提供以下功能：

1、 以太网轮询模式驱动（ PMD）架构：把以太网驱动从内核移到应用层，采用同步轮询机

报文 QOS 调度库：支持随机早检测、流量整形、严格优先级和加权随机循环优先级调度等相关 QOS

功能。

5、

内核网络接口库（ KNI ）：提供一种 DPDK 应用程序与内核协议栈的通信的方法，类似普通 LINUX

的 TUN/TAP 接口，但比 TUN/TAP 接口效率高。每个物理网口可以虚拟出多个 KNI 接口。

以下分章节对各个组件单元进行详细分析。

日志系统篇：

1、 全局日志变量 rte_logs

.type = ~0,

.level = RTE_LOG_DEBUG,

3、日志级别

/**

* @param f

* 文件流指针， 可以是 NULL，如果是 NULL，系统使用默认日志文件流， 如串口或 syslog.

rte_eal_log_init(const char *id, int facility) 初始化时，已经把默认日专文件流设置为 syslog

* @return

* - 0 on success.

* - Negative on error.

*/

int rte_openlog_stream(FILE *f);

5、设计日志打印级别

int rte_log_cur_msg_logtype(void);

8、使能 LOG存储记录

void rte_log_set_history(int enable);

9、存储或显示历史记录，这个接口，日志是在标准输出中显示的

int rte_log_add_in_history(const char *buf, size_t size);

void rte_log_dump_history(void);

10、打印一条日志，这里会根据类型和级别，判断是否打印，如果打印，则打印到初始化时

所设定的文件中。

#define RTE_LOG(l, t, ...) \

(void)(((RTE_LOG_ ## l <= RTE_LOG_LEVEL) && \

(RTE_LOG_ ## l <= rte_logs.level) && \

(RTE_LOGTYPE_ ## t & rte_logs.type)) ? \

rte_log(RTE_LOG_ ## l, \

RTE_LOGTYPE_ ## t, # t ": " __VA_ARGS__) : \

0)

(RTE_LOGTYPE_ ## t & rte_logs.type)) ? \

rte_log(RTE_LOG_ ## l, \

RTE_LOGTYPE_ ## t, # t ": " __VA_ARGS__) : \

0)

上面调用先判断类型和级别，看是否需要记录，如果不需要， 就什么都不做，如果需要就调

rte_log(uint32_t level, uint32_t logtype, const char *format, ...)-----

rte_vlog(__attribute__((unused)) uint32_t level,__attribute__((unused)) uint32_t logtype,const

char *format, va_list ap)

lcore_id = rte_lcore_id();

log_cur_msg[lcore_id].loglevel = level;

}

初始化时定义的文件流设置如下（发） ：

/*

* set the log to default function, called during eal init process,

* once memzones are available.

*/

int

rte_eal_log_init(const char *id, int facility)

{

FILE *log_stream;

/* 这里把默认的 LOG文件流定义为 fopencookie 所设置的文件流 */

return 0;

}

下面就是写日志时的真正操作了：

ssize_t ret;

uint32_t loglevel;

size = BUFSIZ;

copybuf[size] = '\0';

/* 最后，还把信息输出到系统日志中 */

syslog(loglevel, "%s", copybuf);

return ret;

}

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