​DPDK 高效原因初探

Linux处理Packets主逻辑

系统接受数据包的过程

• 当网卡收到第一个包时候,通过DMA把这个包发送给接受队列(rx)
• 系统通过中断的方式通知新数据包的到来,同时也需要把数据包传递给内核的buffer(每个包一个buffer,sk_buff struct).一个数据包到来会触发多次的中断，内核处理完毕后，数据包再次传输到用户态空间

瓶颈分析

• 内核在处理很多包的时候，会消耗非常多的资源，同时也会触发很多次中断，这会严重影响系统处理数据包的性能
• 内核的sk_buff的设计是为了内核协议栈兼容多个协议。因此所有的协议的元数据都会存储在sk_ bff中，这对于包的处理很多协议是不必须要的。
• context上下文切换，当一个用户态app需要发动或者接受数据包时候，会调用系统调用(recv/send)，这会导致app进程陷入到内核态，引起了上下文切换，这样会消耗比较多的系统资源

NAPI 解决的问题

• 为了解决上面的问题。在kernel 2.6以后引入的NAPI,它能够每个包的请求不是每次都触发中断，而是多个包到了以后在触发中断，减少中断的次数
• 当网卡在中断模式下工作，一旦数据包到达网卡，它自身会注册一个poll queue和禁用中断，内核周期性检查queue中即将处理的数据包，一旦数据包被处理，网卡会删除queue中的数据包，然后再次触发中断。

DPDK工作流程