DPDK简介和原理

本文分享自天翼云开发者社区《DPDK简介和原理》，作者：s****n

DPDK是一种绕过内核直接在用户态收发包来解决内核性能的瓶颈技术。

什么是中断

了解DPDK之前，首先需要先了解什么是中断，其实中断就是电信号，中断分两种：硬中断和软中断。

什么是硬中断？硬中断是由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的，主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

什么是软中断？软中断为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。

硬中断和软中断有两个明显的区别：

其一软中断是执行中断指令产生的，而硬中断是由外设引发的；

其二硬中断的中断号是由中断控制器提供的，软中断的中断号由指令直接指出，无需使用中断控制器。

了解DPDK网络处理流程

了解完中断的原理，我们来对比下传统网络处理流程和有DPDK加持下的处理流程有何不同。

传统网络处理流程：

dpdk处理流程：

可以明显看出区别，dpdk可以感知中断，应用层通过内存映射实现和网卡的通讯，减少了IO处理流程。

DPDK的UIO机制

为了让驱动运行在用户态，Linux提供UIO机制。使用UIO可以通过read感知中断，通过mmap实现和网卡的通讯。

要开发用户态驱动有几个步骤：

开发运行在内核的UIO模块，因为硬中断只能在内核处理

通过/dev/uioX读取中断

通过mmap和外设共享内存

DPDK核心优化：PMD模式

DPDK的UIO驱动屏蔽了硬件发出中断，然后在用户态采用主动轮询的方式，这种模式被称为PMD（Poll Mode Driver）。

UIO旁路了内核，主动轮询去掉硬中断，DPDK从而可以在用户态做收发包处理，带来Zero Copy、无系统调用的好处，同步处理减少上下文切换带来的Cache Miss。

判断环境是否采用dpdk

检验判断环境中是否采用dpdk有两种常用的方法：

1、在计算节点上virsh dumpxml 虚机uuid ，看interface部分，tapxxx就是ovs kernel，vhuxxz就是ovs dpdk

2、nova show看vm详情，能看到flavor extra specs，有huge page基本就是用了ovs dpdk