DPDK技术提升网卡吞吐量几何？

时间： 2023-12-30 来源：信而泰XINERTEL公众号

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

DPDK是什么？

2008年，数据平面开发套件DPDK(Data Plane Development Kit)由英特尔公司的网络通信部门提出，主要针对Intel的处理器和网卡开发，是一款高性能的网络驱动组件，旨在为数据面应用程序提供一个简单方便的，完整的，快速的数据包处理解决方案。目前，DPDK已经开源，越来越多的厂商参与进来贡献代码，这使得DPDK可以支持更多的CPU和网卡，如CPU不仅支持Intel，还支持AMD、ARM等厂商的处理器，网卡支持的范围也包括Intel网卡、Mellanox网卡、ARM集成网卡等。

DPDK工作原理

在不使用DPDK而使用Linux内核处理数据平面时，数据包处理对于通用CPU系统架构的挑战是巨大的。以64B数据包长，40Gbps线速，CPU主频率2GHz为例，要达到理论最大的转发能力，最多允许消耗33个时钟周期。对比访存的时钟周期，一次LLC命中需要大约40个时钟周期，如果LLC未命中，一次内存读还另需70ns。显然，Linux内核数据平面的数据包处理很难满足线速转发的要求。

而DPDK可以为通用CPU系统架构提供简单、完整、快速实现数据平面的数据包处理方案，其核心特征就是绕过了Linux内核态对数据包的处理过程，直接在用户态收发包来解决内核的瓶颈，从而能充分释放CPU对包处理的吞吐能力。

以下是DPDK的工作原理的基本概述：

绕过内核网络线：

传统的Linux内核网络栈包括了大量的网络协议处理、排队、调度、以及与用户态的切换。这些操作会引入较大的延迟，从而限制了数据包处理性能。DPDK绕过了这些内核操作，将数据包的处理放在用户态，以减少不必要的开销。

直接访问硬件：

DPDK允许应用程序直接与网络适配器进行通信，绕过了内核对网络设备的抽象。这样，数据包可以更快速地被发送和接收，无需经过内核的中介。

共享内存：

DPDK使用共享内存来实现数据包的快速传递。这允许多个处理线程在不复制数据的情况下访问相同的数据包，从而提高了多核处理器的利用率。

用户态驱动程序：

DPDK提供了用户态的网络设备驱动程序，这些驱动程序在用户态中运行，而不是内核态中。这允许应用程序直接控制硬件，而不受内核的限制。

零拷贝：

DPDK支持零拷贝技术，允许数据包在内存中以最有效的方式进行传输，减少了数据包处理过程中的数据复制。

多队列处理：

DPDK支持多队列技术，使多个处理线程能够并行处理多个队列中的数据包，从而提高了多核系统的性能。

内核与DPDK的区别

在测试网卡吞吐量时，使用Linux内核进行数据包转发与使用DPDK进行数据包转发之间存在显著的区别，这些区别主要涉及性能、延迟和数据包处理方式：

性能：

Linux内核：使用Linux内核进行数据包转发时，数据包需要经过内核的网络协议栈进行处理，这会引入大量的CPU中断、上下文切换和协议处理开销，限制了数据包处理性能。因此，Linux内核数据包转发性能通常较低，特别在高负载情况下。

DPDK：使用DPDK进行数据包转发绕过了内核网络栈，直接在用户态处理数据包。DPDK充分利用硬件加速功能和多核处理器，因此通常可以实现更高的数据包处理性能，从而提供更高的吞吐量。

延迟：

Linux内核：由于Linux内核的复杂性，数据包在经过内核处理时通常会引入较大的延迟，这对于需要低延迟的应用程序来说可能是不可接受的。

DPDK：DPDK能够显著减少数据包处理延迟，因为数据包绕过了内核中的许多中介步骤，直接在用户态进行处理。

数据包处理方式：

Linux内核：Linux内核采用通用的网络协议栈来处理数据包，因此具有通用性，但这也意味着在处理数据包时会引入一些不必要的开销。

DPDK：DPDK是为高性能数据包处理而设计的，它专注于提供最佳性能，允许应用程序更灵活地控制数据包处理过程。

总的来说，使用DPDK进行数据包转发可以显著提高网络设备的吞吐量和性能，特别是在高负载和需要低延迟的情况下。

内核VS DPDK性能对比

1、 Linux内核转发测试拓扑：

服务器上配置两个端口为桥接，使用信而泰L2-7层网络测试仪 DarYu3000的Port1和Port2分别连接服务器上10G网卡的Port1和Port2，然后网络测试仪的Port1和Port2相互发送流量，测试帧长使用RFC2544建议的帧长64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte。

内核转发测试结果：

2、DPDK转发测试拓扑：

服务器上部署DPDK环境，并使能L2fw程序，使用信而泰L2-7层网络测试仪DarYu3000的Port1和Port2分别连接服务器上10G网卡的Port1和Port2，然后网络测试仪的Port1和Port2相互发送流量，测试帧长使用RFC2544建议的帧长64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte。

DPDK转发测试结果：

分析对比内核转发测试结果与DPDK转发测试结果，显然部署了DPDK后，数据包的吞吐能力得到了极大的提升。

仪表配置

1、配置吞吐量界面，使用RFC 2544建议的字节帧长64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte进行测试，然后点击“完成”。

2、最后，点击下图所示的开始按键即可启动测试。

3、RFC2544按照顺序测试完64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte帧长的吞吐量，并自动保存测试结果，此为DPDK转发测试结果。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由子文转载自信而泰XINERTEL公众号，原文标题为:技术资讯 | DPDK技术提升网卡吞吐量几何？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

信而泰测试仪表如何实现通信时延的高精度测量？

DarYu-X系列和BigTao-V系列网络测试仪，均采用先进的模块化设计理念，由机箱、高性能板卡和用户友好的软件构成。测试仪支持从1G到400G的多种以太网速率，提供灵活的扩展选项，以满足企业用户在测试需求上的快速增长和未来业务的拓展。

技术探讨发布时间 : 2024-06-30

浅析TSN网络之车载以太网协议测试

信而泰研发的满足TSN测试标准的测试模块，支持10/100/1000M RJ45、100/1000M SFP；其基于FPGA的100%线速流量生成、统计与捕获功能，搭配信而泰BigTao6200/220机箱，可对TSN交换机进行RFC2544等性能压力测试，同时也支持TSN协议族802.1AS、QAV等协议测试套件。信而泰TSN测试仪板卡可以针对汽车以太网和工业以太网等提供TSN协议测试解决方案。

技术探讨发布时间 : 2024-05-28

如何使用网络测试仪构造特殊流量？

DarYu-X系列高性能网络测试仪是信而泰推出的面向高端路由器等高端数通设备的测试产品，具有高性能、高密度、高速率等特点，配置信而泰基于PCT架构的新一代测试软件RENIX和X2系列测试模块，可提供高精度的发包速率，为高端路由产品的研发保驾护航。

技术探讨发布时间 : 2024-01-23

信而泰TSN测试仪板卡搭配BigTao220/6200便携式机框，实现车载终端模块GPTP，CBS等测试

现代汽车的电子控制单元很多，达到几十块或上百块，不同的车载终端控制器、TSN交换机等组件共同构成庞大的车载以太网，电子控制单元通过传感器不断接收外界信号，然后发出指令去控制执行器的动作，不同的ECU之间的数据通过CAN总线进行转发。XINERTEL BigTao220/6200网络测试仪搭配V2-1G-8M-TSN测试板卡配合光转T1模块可实现对车载终端模块进行GPTP、CBS等协议测试。

应用方案发布时间 : 2023-11-15

BigTao-V系列产品手册

型号- V2-10G,V8008D,V6000,V2-10G 系列,BIGTAO-V系列,BIGTAO220,TSN 系列,V2-100G-4QSFP28-D,V2-1G-8M-TSN,V2-100G 系列,V2-400G,V8000,V8004F,V2-400G-2QDD-Q,RENIX,V2-100G-2QSFP28-S,V2-100G-2QSFP28-T,V8008F,V2-100G-2QSFP28-Q,V2-100G-4QSFP28-S,V6016F,V2-100G-4QSFP28-T,V6004F,V2-100G-4QSFP28-Q,DARYU3000,V6000 系列,V6008M,BIGTAO-V,V2-400G 系列,V6016M,V2-100G-2QSFP28-D,TSN,DARYU12000,V2-10G-8C-Q,V8000 系列,V6008C,V2-100G,BIGTAO6200,V6016C,V6004C

数据手册 - XINERTEL - 2022/11/14 PDF 中文下载

探索802.1X：DarYu-X/BigTao-V系列网络测试仪助力构筑安全网络的认证之盾

信而泰XINERTEL DarYu-X系列和BigTao-V系列网络测试仪在设计上融合了前沿的模块化理念，集成高性能机箱、强大的板卡以及直观易用的软件界面。支持从10M到800G的多速率以太网测试，展示了卓越的灵活性和扩展性，完美应对企业用户不断增加的测试需求和未来业务扩展的挑战。两个平台均支持802.1x协议MD5、TLS、TLS1.1、TLS1.2、TTLS、PEAP这6种方式认证测试。

应用方案发布时间 : 2024-08-27

DarYu系列高性能网络测试仪提供以太网2~7层的流量测试与协议仿真，支持高性能路由仿真与容量测试

如何客观公正的评估这些新一代安全设备的性能，成为摆在用户面前亟待解决的问题。DarYu系列高性能网络测试仪提供以太网2~7层的流量测试与协议仿真，能够快速的对网络设备的性能进行系统评估，支持RFC2544、RFC2889和RFC3918基准测试，支持高性能路由仿真与容量测试，基于应用层的新建连接、并发连接与吞吐量等性能指标检测。

应用方案发布时间 : 2024-03-28

10G-400G以太网测试仪供应商信而泰与世强硬创达成战略合作

信而泰（XINERTEL）网络测试仪支持L2-7层流量、协议仿真，最高支持400G；网络损伤仪最高支持100G速率，还支持8类损伤场景仿真模拟，当前已为各类科研、金融、网络设备厂家、音视频企业等服务。

签约新闻发布时间 : 2023-07-17

信而泰精彩亮相2024年中国仪器仪表学会学术年会

2024年7月29日-31日，四川成都国际会议中心迎来了一场学术盛宴——2024年中国仪器仪表学会学术年会。信而泰BigTao220网络测试仪、IP主动监测系统、网络损伤仪等产品以及为高校实验室量身定制的解决方案，成为了展会的焦点。BigTao220以其精确的测试能力和便捷的操作体验，赢得了现场专业人士的赞誉。IP主动监测系统则以其对网络性能的实时监控和精准故障定位，展现了信而泰的深厚功底。

厂牌及品类发布时间 : 2024-08-16

国产网络测试仪领导者信而泰应邀参加2022世界半导体大会，其芯片测试方案有效降低芯片研发及生产成本

以“世界芯未来梦”为主题的“2022世界半导体大会”在南京国际博览中心盛大开幕。北京信而泰科技股份有限公司作为国产网络测试仪领导者以及国内领先的网络测试设备和解决方案供应商应邀参展。

厂牌及品类发布时间 : 2023-06-14

信而泰推出完整汽车以太网测试解决方案，支持全面L2-7功能和性能测试，满足车联网和汽车智能化需求

作为国内唯一具备L2-7汽车以太网测试能力的仪表厂商，信而泰会紧随汽车以太网行业最新标准，推出完整的汽车以太网测试解决方案，为推动国内汽车以太网的发展贡献自己的一份力量。

厂牌及品类发布时间 : 2023-06-14

使用信而泰ALPS进行网络损伤仿真测试，高效模拟真实的网络损伤场景，将真实世界带入实验室

真实世界的网络面临物理损伤、技术故障、网络拥塞等挑战，增加了脆弱性和复杂性。若忽视这些风险，产品开发完成后可能导致在未预料的网络环境中出现异常或崩溃，影响可靠性和用户体验。信而泰的X-Compass系列网络损伤仿真平台和ALPS应用与安全仿真测试软件平台，能够高效模拟真实网络条件，评估网络应用或协议的表现，优化网络系统、应用和设备的设计和部署。

应用方案发布时间 : 2024-08-16

信而泰DarYu/BigTao系列网络测试仪构造InfiniBand流量在数据中心测试中的应用

在当今数据爆炸的时代，数据中心作为信息处理的中心枢纽，面临着前所未有的挑战。传统的通信方式已经难以满足日益增长的数据传输需求，而InfiniBand技术的出现，为数据中心带来了全新的通信解决方案。

应用方案发布时间 : 2024-06-17

DarYu系列网络测试仪高性能2~7层统一测试平台

型号- DARYU系列,DARYU-X系列,X2-10G-16C-HQ,X系列,X2-10G 系列,X2-100G,X2-100G-4QSFP28,X2-10G,X2-40G-4QSFP28-HS,RENIX,X2-10G-8C-HQ,DARYU,X2-100G-2QSFP28-HD,DARYU-X,DARYU3000,BIGTAO 220,X2-10G-16C-HQ 系列,X2-100G-4QSFP28-HQ,X2-100G-4QSFP28-HS,X2-100G-4QSFP28-HT,X2-10G-16F-HD 系列,DARYU12000,ALPS,X2-100G-2QSFP28-HT,X2-100G-4QSFP28 系列,X2-100G-2QSFP28-HS,X2-100G 系列,X2-10G-8F-HD,X2-40G-2QSFP28-HS,X2-10G-16F-HD,BIGTAO 6200,X2-100G-4QSFP28-HD,X2-100G-2QSFP28-HQ

数据手册 - XINERTEL - 2022/5/11 PDF 中文下载