SDN实战团技术分享（三十八）：DPDK助力NFV与云计算

DPDK最初动机很简单，网络处理器的软件解决方案，证明IA多核处理器能够支撑高性能数据包处理。

什么是DPDK？对于用户来说，它可能是一个出色的包数据处理性能加速软件库；对于开发者来说，它可能是一个实践包处理新想法的创新工场；对于性能调优者来说，它可能又是一个绝佳的成果分享平台。DPDK在主流Linux包含，比如Debian, Fedora,Redhat, Ubuntu, FreeBSD。

DPDK代码在www.dpdk.org上自由提交，软件发布时间是1年4次，分别是2017年2月、5月8月和11月。本质上，是一个软件优化。进一步讲，是对Linux的网络运行环境进行优化。

一张图示，大致包含这些软件模块，最核心的是Core与PMD。PMD- 基于轮询的用户态驱动。轮询，这一点很直接，为了避免中断上下文切换的开销。LINUX也采用该方法改进对大吞吐数据的处理，效果很好。

用户态驱动，在这种工作方式下，既规避了不必要的内存拷贝又避免系统调用。一个间接的影响在于，用户态驱动不受限于内核现有的数据格式和行为定义。有个假设： 很多应用都是在用户态，亲和性和独占，DPDK工作在用户态，线程的调度仍旧依赖内核。利用线程的CPU亲和绑定的方式，特定任务可以被指定只在某个核上工作。

好处是避免线程在不同核间频繁切换，核间线程切换容易导致因cache miss和cache write back造成的大量性能损失。如果更进一步地限定某些核不参与linux系统调度，就能使线程独占该核，保证更多cache hit的同时，也避免了同一个核内的多任务切换开销。

降低访存开销，网络数据包处理是一种典型的I/O密集型（I/O bound）工作负载。无论是CPU指令还是DMA，对于内存子系统（Cache+DRAM）都访问频繁。利用一些已知的高效方法来减少访存的开销能够有效提升性能。比如利用内存大页能有效降低TLB miss，比如利用内存多通道的交错访问能有效提高内存访问的有效带宽，再比如利用对于内存非对称性的感知可以避免额外的访存延迟，比如Hugepage。

DPDK很强调软件优化，四处吸取营养，比如结构的cache line对齐（cache alignment），比如数据在多核间访问避免跨cache line共享（false sharing)，比如适时地预取数据（prefeching），再如多元数据批量操作（multi-buffer）。简单说，可以在一个例子中阅读，著名的l3fwd（链接http://www.dpdk.org/browse/dpdk/tree/examples/l3fwd）

DPDK 大量利用IA新硬件技术，DDIO,SIMD等等。在网卡驱动上，