Kernel bypass #2 DPDK

DPDK(Data Plane Development Kit) 是一套用户态高性能包处理库，能绕过 Linux 内核网络栈的数据面路径，直接从用户态程序操作NIC硬件收发数据包。

内核只留一个极薄的 UIO/VFIO 驱动做硬件访问授权，数据完全走用户态。

1. PMD（Poll Mode Driver）

传统的内核路径是中断驱动，DPDK 采用轮询驱动，让用户态线程持续轮询网卡 RX/TX descriptor ring，检查描述符状态并批量收发包。

2. HugePage

DPDK 强依赖 Hugepage，在 rte_eal_init() 里面 mmap /dev/hugepages/rtemap_*。Hugepage 有以下好处

1. TLB 命中率：更少的TLB entry，更容易命中TLB
2. DMA 需要连续内存：连续的2M内存
3. 锁定物理内存：Hugepage不会被swap

3. Mempool

DPDK的内存池，在HugePage上的一大块内存，每个buffer 固定大小，内部使用无锁 Ring 来维护 buffer 的空闲状态。以免触发 malloc。

4. mbuf

mbuf 是包在 DPDK 里面的 “sk buffer”

mbuf 结构体：

1. 数据指针（指向 data 的起始位置）
2. 数据长度（pkt_len, data_len）
3. 入端口（port）
4. 接收队列（queue）
5. RSS hash 值
6. VLAN / timestamp / …
7. next 指针（mbuf chain）
8. headroom
9. data（DMA 直接写入的位置）
10. tailroom

多包串联：如果一个包的payload 很大，一个mbuf 放不下，就会用next指针将多个mbuf 串成链。

5. Ring

rte_ring，DPDK 自带无锁队列

• 支持SPSC / MPMC
• 批量操作：一次入队32个指针，分摊 CAS 开销
• Ring 里面存的是 mbuf 指针

Refs

一些文档：https://github.com/0voice/dpdk_engineer_manual

官方库：https://github.com/DPDK/dpdk