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