DPDK技术提升网卡吞吐量几何？
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。
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型号- DARYU-X系列,X2-100G-12QSFP28-Q,V2-10G 系列,BIGTAO-V 系列,XCOMPASS-S,DARYU200,FTT1-1000,K2-100G-1QSFP28-HQ,X2-40G-4QSFP28-HS,V2-400G,DARYU 200 系列,V2-100G-2QSFP28-S,V2-100G系列,V2-100G-2QSFP28-T,X2-10G-8C-HQ,BIGTAO 1000,V2-100G-2QSFP28-Q,X2-100G-2QSFP28-HD,ETTH-T1,X2-400G系列,BIGTAO 系列,U2 系列,V2-100G-2QSFP28-D,V2-10G系列,DARYU 3000,X2-100G-2QSFP28-HT,X2-100G-2QSFP28-HS,X2-10G-8F-HD,BIGTAO,DARYU-X 系列,V2-800G-2M-S,V8000 系列,X5-400G-8QDD,V2-100G,V2-10G-8F-T,X2-100G-2QSFP28-HQ,V8008D,V2-APP-1G-4F,V2-800G 系列,V6000,V2-APP-1G-4C,XCOMPASS-S100,U2-100G-2QSFP28-HQ,DARYU 系列,BIGTAO-V系列,V6000系列,X2-400G-2QDD,V2-100G-4QSFP28-D,DARPENG VE,XCOMPASS-S 系列,V2-1G-8M-TSN,V2-400G系列,V2-100G 系列,RENIX,V8008F,V2-100G-4QSFP28-S,V2-100G-4QSFP28-T,V2-100G-4QSFP28-Q,DARYU3000,K2-1G-4C-HT,DARPENG系列,V6008M,X2-100G-4QSFP28-HQ,X2-100G-4QSFP28-HS,X2-100G-4QSFP28-HT,ALPS,X2-100G 系列,DARPENG 系列,V2-10G-4M-TSN,DARPENG VE-100G,X2-100G-4QSFP28-HD,V6008C,U2-10G-8F-HD,X-VISION,X2-400G 系列,BIGTAO 1000 系列,XCOMPASS-S系列,X2-10G 系列,BIGTAO220,X2-100G,K2-1G-4F-HS,U2系列,TSN 系列,X2-10G,V8000,DARPENG,DARYU,V2-800G,K2-10G-4F-HD,X5 系列,DARPENG VE-10G,X5-400G,TSN,DARYU12000,X2-400G,X2-10G-16F-HD,V2-APP 系列,XCOMPASS-S100 系列,BIGTAO6200,V2-APP-10G-4F,V2-10G,X2-10G-16C-HQ,V2-APP,V2-800G系列,V8004F,V2-400G-2QDD-Q,X5,BIGTAO1000,V6016F,XCOMPASS-S100-2QSFP28,DARYU-X,V6004F,V2-APP系列,V6000 系列,DARYU 200,BIGTAO-V,V2-400G 系列,V6016M,DARPENG2000E,E2-100G-4QSFP28-Q,BIGTAO1000 系列,X5-400G-16QDD,V2-10G-8C-Q,DARYU 12000,X2-40G-2QSFP28-HS,X-LAUNCH,DARPENG VE-1G,XCOMPASS-S10,V8000系列,V6016C,V6004C
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提交需求>
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