DPDK技术应用研究综述

传统的基于内核的报文处理方式无法适应当前网络场景对于大规模高速数据处理的需求,反而成为了服务器报文处理的性能瓶颈。英特尔数据平面开发套件DPDK的提出为加速网络I/O提供了新的思路和解决方案。本文首先介绍DPDK的主要技术原理,然后着重从DPDK技术对实际网络应用的加速、在网络功能虚拟化中的研究状况这两个方面分析了当前DPDK技术的学术研究和应用成果,最后对DPDK技术的不足进行总结,并对DPDK技术未来优化方向进行分析。

基于XDP的高速流量采集技术研究

为了更好地适应网络回溯分析系统对高速网络下数据包捕获的要求,研究了基于eXpress Data Path(XDP)的高性能流量采集技术。通过使用零拷贝套接字AF_XDP旁路内核协议栈,直接将数据包从内核空间传输到用户空间,有效减少了用户空间和内核空间频繁上下文切换带来的系统开销,提高了数据包捕获性能。在Linux平台上,基于XDP技术实现了数据包的捕获功能,并与基于Intel Data Plane Development Kit (DPDK)的流量采集方式进行实验对比。实验结果表明,XDP满足DPDK的流量采集性能要求,并且具有独立于硬件设备的优势。

基于DPDK 技术的高效数据包捕获技术分析与应用研究

网络安全是当前网络信息交互中的研究热点,如何实现网络信息交互中的安全性能提升成为当前亟待解决的关键问题,对此一般将研究点放在对数据信息流的检测方面。秉承这一思路,依托DPDK技术对数据包进行抓取研究,通过分析技术的细节设计实现一套完整的数据包抓取系统,从而为网络信息安全提供思路,并验证了DPDK技术在数据包捕获种种的高效性。

基于DPDK的高速存储I/O优化方法

网络I/O在Redis存储过程中是限制存储性能的关键因素,而默认参数或人工参数配置会制约存储性能。针对参数配置不当导致存储吞吐性能下降及时延较高的问题,提出一种存储I/O优化方法GTS。考虑各阶段参数对存储性能的影响,在DPDK的优化原理基础上通过分析处理特性,采用分层模型策略实现对存储性能预测,从而寻找出最优参数调优方案。实验结果表明,与默认参数相比,GTS方法能够有效提升存储吞吐量,且在写密集下较ATH算法具有更低的时延。

基于OVS-DPDK的docker网络性能提升方案

针对大流量下传统桥接和原生开源虚拟交换机(Open vSwitch,OVS)中网络包转发性能的瓶颈问题,提出了一种基于数据平面开发工具集(Data Plane Development Kit,DPDK)的OVS加速组网方案。通过中央处理器(Central Processing Unit,CPU)多核独立、并行处理负载,软件定义旁路内核,轮询驱动屏蔽中断,配置大页提高缓存命中等手段,在用户空间处理报文及业务,大幅提升网络性能,同时方便程序开发、维护和升级。搭建docker实验环境进行测试,结果表明该方案在3层包转发和业务应用层面具有可行性和有效性。

进程间一对多流量复制机制设计与实现

网络审计系统作为保障网络安全的重要工具,通过对网络流量进行采集分析,能够实时监测网络行为。为了便于集成多种网络流量在线分析工具,网络审计系统需将网络流量复制给多个流量分析进程。本文基于共享内存和无锁环形队列实现了一对多的进程间流量复制,多个进程共享DPDK内存池,采集进程为每个分析进程创建一个无锁环形队列用以流量复制。分别使用1024 B和64 B数据包进行吞吐和每秒包数测试,通过实验对比分析,此方法性能明显优于内存拷贝和有锁机制,在加载8个分析进程时,其吞吐性能相较于内存拷贝和有锁机制至少提高了26%,每秒包数性能至少提高了19%。