什么是DPDK，DPDK小demo

DPDK（Data Plane Development Kit）是一个开源的软件开发工具包，用于构建高性能数据平面应用程序。它的主要目标是提供一个框架，使网络和数据包处理应用程序能够在通用服务器硬件上获得接近硬件线速的性能。

以下是一个用到DPDK的例子：

当涉及到网络和数据包处理时，例如网络路由器、防火墙、负载均衡器等应用场景，需要在高速数据传输的情况下实现低延迟和高吞吐量。传统的操作系统网络栈和数据包处理机制在这种情况下可能无法满足性能需求，因为它们通常涉及较大的内核模式切换和系统调用开销。

这里举一个负载均衡器的例子来说明 DPDK 的应用。负载均衡器用于将来自客户端的请求分发到后端多个服务器，以实现资源的均衡利用和高可用性。使用 DPDK，可以构建一个高性能的负载均衡器，如下所示：

1. 数据包接收： 使用 DPDK，负载均衡器可以直接从网络接口卡（NIC）中接收数据包，避免了内核模式切换的开销。

2. 负载均衡逻辑： 在用户态下，负载均衡逻辑可以根据不同的负载均衡策略（如轮询、加权轮询、哈希等）决定将请求分发给哪个后端服务器。

3. 数据包发送： DPDK 允许负载均衡器将数据包直接发送到适当的后端服务器，而不需要通过内核网络栈。这减少了发送数据包的延迟。

4. 数据包处理： 后端服务器处理收到的请求并返回响应。负载均衡器在接收到响应后可以进行一些处理，如修改响应头或日志记录。

通过使用 DPDK，负载均衡器能够在通用的服务器硬件上实现接近硬件线速的性能，从而提供高效的请求分发和低延迟的响应。这种高性能的实现使得负载均衡器能够处理大量的网络流量，同时保持较低的延迟，从而提供更好的用户体验。

下面是一些基本的步骤来使用 DPDK：

1. 准备环境： 在使用 DPDK 之前，你需要确保你的系统满足 DPDK 的硬件和软件要求。DPDK通常要求在Linux环境中运行，并且需要支持Intel的x86架构。你需要安装DPDK库和驱动程序，还需要配置Linux内核参数。

2. 编译DPDK应用： 你需要编写一个DPDK应用程序，用于处理网络和数据包。这个应用程序通常会使用DPDK库提供的功能，如数据包接收、发送和处理。编译这个应用程序时，你需要使用DPDK提供的编译工具。

3. 初始化DPDK： 在应用程序启动时，你需要初始化DPDK环境。这通常涉及设置DPDK的各种配置参数，如内存分配、CPU亲和性等。

4. 设置网卡： 你需要选择一个或多个网卡来接收和发送数据包。这涉及将网卡绑定到DPDK驱动程序，以便应用程序可以直接与网卡交互。

5. 实现应用逻辑： 编写DPDK应用程序的核心部分，处理接收到的数据包并根据应用需求进行相应的操作。这可能包括负载均衡、数据包过滤、数据包修改等。

6. 启动应用程序： 启动你编写的DPDK应用程序。应用程序将开始监听和处理从网卡接收到的数据包。

7. 优化性能： DPDK的一个主要目标是提供接近硬件线速的性能。为了实现这一目标，你可能需要考虑一些优化策略，如使用多核心处理、减少锁竞争、避免不必要的内存拷贝等。

8. 测试和调试： 在应用程序编写完毕后，你需要进行测试和调试。确保应用程序能够按预期处理数据包，并且在高负载情况下仍然保持稳定性和性能。

 以下是一个简单的 DPDK 入门示例，该示例演示了如何使用 DPDK 接收和发送数据包，它初始化两个网卡并启动一个简单的数据包转发循环。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define RX_RING_SIZE 128
#define TX_RING_SIZE 512

#define NUM_MBUFS 8191
#define MBUF_CACHE_SIZE 250
#define BURST_SIZE 32

static const struct rte_eth_conf port_conf_default = {
    .rxmode = { .max_rx_pkt_len = ETHER_MAX_LEN }
};

static const struct rte_eth_rxconf rx_conf = {
    .rx_thresh = {
        .pthresh = 8,
        .hthresh = 8,
        .wthresh = 4,
    },
    .rx_free_thresh = 32,
};

static const struct rte_eth_txconf tx_conf = {
    .tx_thresh = {
        .pthresh = 36,
        .hthresh = 0,
        .wthresh = 0,
    },
    .tx_free_thresh = 0,
    .tx_rs_thresh = 0,
    .txq_flags = ETH_TXQ_FLAGS_NOOFFLOADS,
};

static struct rte_mempool *mbuf_pool;

static int
port_init(uint16_t port) {
    struct rte_eth_dev_info dev_info;
    struct rte_eth_conf port_conf = port_conf_default;
    const uint16_t rx_rings = 1, tx_rings = 1;
    int retval;
    uint16_t q;

    if (port >= rte_eth_dev_count())
        return -1;

    rte_eth_dev_info_get(port, &dev_info);
    if (dev_info.tx_offload_capa & DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE)
        port_conf.txmode.offloads |=
            DEV_TX_OFFLOAD_MBUF_FAST_FREE;

    retval = rte_eth_dev_configure(port, rx_rings, tx_rings, &port_conf);
    if (retval != 0)
        return retval;

    for (q = 0; q < rx_rings; q++) {
        retval = rte_eth_rx_queue_setup(port, q, RX_RING_SIZE,
                rte_eth_dev_socket_id(port), &rx_conf, mbuf_pool);
        if (retval < 0)
            return retval;
    }

    for (q = 0; q < tx_rings; q++) {
        retval = rte_eth_tx_queue_setup(port, q, TX_RING_SIZE,
                rte_eth_dev_socket_id(port), &tx_conf);
        if (retval < 0)
            return retval;
    }

    retval = rte_eth_dev_start(port);
    if (retval < 0)
        return retval;

    rte_eth_promiscuous_enable(port);

    return 0;
}

static void
simple_fwd(uint16_t port) {
    struct rte_mbuf *bufs[BURST_SIZE];
    uint16_t nb_rx, nb_tx;
    uint16_t port_id = port;

    while (1) {
        nb_rx = rte_eth_rx_burst(port, 0, bufs, BURST_SIZE);
        if (nb_rx > 0) {
            nb_tx = rte_eth_tx_burst(port ^ 1, 0, bufs, nb_rx);
            for (uint16_t i = nb_tx; i < nb_rx; i++)
                rte_pktmbuf_free(bufs[i]);
        }
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int ret;
    ret = rte_eal_init(argc, argv);
    if (ret < 0)
        rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init EAL\n");

    mbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("MBUF_POOL", NUM_MBUFS * rte_eth_dev_count(),
        MBUF_CACHE_SIZE, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id());
    if (mbuf_pool == NULL)
        rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot create mbuf pool\n");

    ret = port_init(0);
    if (ret != 0)
        rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init port %" PRIu16 "\n", 0);

    ret = port_init(1);
    if (ret != 0)
        rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot init port %" PRIu16 "\n", 1);

    if (rte_lcore_count() > 1)
        printf("\nWARNING: Too many lcores enabled. Only 1 used.\n");

    simple_fwd(0);

    return 0;
}