基于DPDK的高效包处理系统

一、概念

Intel® DPDK全称Intel Data Plane Development Kit，是intel提供的数据平面开发工具集，为Intel architecture（IA）处理器架构下用户空间高效的数据包处理提供库函数和驱动的支持，它不同于Linux系统以通用性设计为目的，而是专注于网络应用中数据包的高性能处理。目前已经验证可以运行在大多数Linux操作系统上。DPDK使用了BSDLicense，极大的方便了企业在其基础上来实现自己的协议栈或者应用。目前出现了很多基于 dpdk 的高性能网络框架，OVS 和 VPP 是常用的数据面框架，mTCP 和 f-stack 是常用的用户态协议栈。

二、DPDK的Helloworld代码示例

HelloWorld是最基础的入门程序，代码简短，功能也不复杂。它建立了一个多核（线程）运行的基础环境，每个线程会打印“hello from core #”，core # 是由操作系统管理的。

int  main(int    argc, char **argv) 
{
          
    
   int ret; 
   unsigned lcore_id; 
   ret = rte_eal_init(argc, argv);
 
   if (ret < 0) 
          rte_panic("Cannot init    EAL
");
  
   /* call lcore_hello() on every slave    lcore */ 
   RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id)    {
          
    
          rte_eal_remote_launch(lcore_hello,    NULL, lcore_id); 
   } 
 
   /* call it on master lcore too */ 
   lcore_hello(NULL); 
   rte_eal_mp_wait_lcore(); 
   return 0; 
}

对于HelloWorld这个实例，最需要的参数是“-c ”，线程掩码（coremask）指定了需要参与运行的线程（核）集合。rte_eal_init本身所完成的工作是复杂的，它读取入口参数，解析并保存作为DPDK运行的系统信息，依赖这些信息，构建一个针对包处理设计的运行环境。主要动作分解为：配置初始化–>内存初始化–>内存池初始化–>队列初始化–>告警初始化–>中断初始化–>PCI初始化–>定时器初始化–>检测内存本地化（NUMA）–>插件初始化–>主线程初始化–>轮询设备初始化–>建立主从线程通道–>将从线程设置在等待模式–>PCI设备的探测与初始化…对于DPDK库的使用者，这些操作已经被EAL封装起来，接口清晰。如果需要对DPDK进行深度定制，二次开发，需要仔细研究内部操作，详见官方网站https://doc.dpdk.org/guides/prog_guide/。

DPDK面向多核设计，程序会试图独占运行在逻辑核(lcore)上。Main函数里重要部分是启动多核运行环境，RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE（lcore_id）如名所示，遍历所有EAL指定可以使用的lcore，然后通过rte_eal_remote_launch在每个lcore上，启动被指定的线程。

int rte_eal_remote_launch(int (*f)(void *), void *arg, unsignedslave_id);

第一个参数是从线程，是被征召的线程，第二个参数是传给从线程的参数，第三个参数是指定的逻辑核，从线程会执行在这个core上。具体来说，int rte_eal_remote_launch(lcore_hello,NULL, lcore_id);参数lcore_id指定了从线程ID，运行入口函数lcore_hello. 运行函数lcore_hello，它读取自己的逻辑核编号(lcore_id), 打印出“hellofrom core #”

static    int 
lcore_hello(__attribute__((unused))    void *arg) 
{
          
   
 
   unsigned lcore_id;
 
   lcore_id = rte_lcore_id();
 
   printf("hello from core    %u
", lcore_id);
 
   return 0;
 
}

以上仅是个简单示例，在真实的DPDK处理场景中，该处理函数会是一个循环运行的处理过程。

DPDK也有自身的劣势，对于低负荷的场景不建议使用DPDK：

内核栈转移至用户层增加了开发成本. 低负荷服务器不实用，会造成内核空转.

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