(WIP) DPDK理论学习(by quqi99)

作者：张华  发表于：2016-04-22
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组成模块

• rte_timer，包装提供内核的Time-Stamp Couter(TSC)时间服务，让异步执行函数成为可能
• rte_malloc, 从memzones中分配大页，相较于4K heap pages，页表项更少，TLB命中率更高。
• rte_ring, 固定大小的环形缓存区，lockless multi-producer, multi-consumer, bulk/burst-enqueue/dequeue的FIFO队列管理API. 其中per-lcore变量通过Thread Local Storage(TLS)提供per-thread local storage.
• rte_mempool, 分区pool，pool使用name标记并使用ring分配objects.
• rte_mbuf, 用于提供对mbuf(ctrlmbuf + pktmbuf)的管理，mbuf存储在mempool中
• rte_eal + libc, EAL(Environment Abstration Layer)提供对上述的接口，隐藏App和Lib之间的环境细节。如：Alarm操作、中断处理、CPU特性识别(rte_cpu_get_feature)、Trace和Debug功能、PCI总线访问、原子锁操作、内存分配、Core亲和性、多进程&多线程、librte_hash(包转发算法）, librte_lpm (Longest Prefix Match，包转发算法)，librte_net）。EAL通过/sys向用户空间呈现PCI信息(/sys/bug/pci)与address space，EAL用igb_uio模块用户空间提供/dev/uidX设备文件，应用就可以使用mmap /dev/uidX到PCI address space。用户空间采用了pthread库。DPDK包括1G和10G的PMDs(Poll Mode Drivers), 及没有异步和中断信息机制的virtio控制器。

初始化

内存管理

一个连续的内存块通过rte_memseg来描述，再通过memzone的概念来聚集(可使用rte_eal_get_configuration()来访问）。使用aligh参数来对齐数据（2的指数倍但不大于64 bytes）。memzone可以保留2MB或1G的大页。CONFIG_RTE_MALLOC_DEBUG参数可以帮助调试缓存区溢出错误。
librte_malloc用于分配任意大小的内存，在NUMA中，是分配该core所在的NUMA socket还是其它socket上的内存由参数显然决定。常见两个数据结构：

• malloc_heap, 管理per-socket上的free内存（每个NUMA node上有一个heap结构）， numa_socket, mz_count, lock, free_head.
• malloc_elem, memzone中各种管理对象的通用头部描述，heap, prev, next_free, state, padding, size.

KNI接口

DPDK提供了两种方法与linux kernel协议栈交互: TAP和KNI。KNI（Intel DPDK Kernel NIC Interface)允许用户应用访问Linux控制平面，可以让TUN/TAP设备省去系统调用和数据拷贝（copy_to_user()/copy_from_user()）的时间，也可以允许应用使用kernel tcp/ip栈及使用标准的的管理工具如ethtool, ifconfig，tcpdump等(/dev/kni)。

参考

[1] http://www.cnblogs.com/chanwai1219/p/3680239.html
[3] Intel® Data Plane Development Kit (Intel® DPDK)