DPDK（25.03） 零基础配置笔记

DPDK 零基础配置笔记

DPDK（Data Plane Development Kit，数据面开发工具包）是一个高性能数据包处理库，主要用于绕过 Linux 内核网络协议栈，直接在用户空间对网卡收发的数据进行操作，以此实现极高的数据吞吐。
DPDK 的核心价值是：使用轮询 + 巨页内存 + 用户态驱动，提升网络收发性能。
适用场景：高频交易、软件路由器、防火墙、负载均衡器等对网络性能要求极高的系统。

基本数据简要解释

• igb_uio：一种用户态网卡驱动模块（Intel 提供的），DPDK 可以通过它绕过内核协议栈直接操作网卡。

• vfio-pci：另一种用户态驱动方式，比 igb_uio 更现代，需开启 IOMMU 支持（虚拟化设备映射）。

• hugepages（巨页内存）：DPDK 用于分配高速大内存的一种机制，常用 2MB 或 1GB 大页，可减少页表开销。

• meson：现代化构建系统（替代传统的 make），DPDK 自 20.11 起全面改用 meson+ninja 构建。

• ninja：与 meson 搭配使用的高效构建工具。

• usertools/dpdk-devbind.py：DPDK 提供的网卡绑定脚本，可切换网卡使用的驱动。

• sk_buff：由网卡抓取数据到协议栈进行解析的一个 buffer

• mbuf：dpdk 识别的数据包。对应 sk_buff。

• pf_ring：轻量级数据包捕获工具，适合简单场景，但性能和灵活性不及 DPDK。
• Netmap：高性能用户态网络框架，配置较 DPDK 简单，但功能较少。
• DPDK：功能最全面，性能最优，但配置复杂，适合高性能需求场景。

• KNI：内核网络接口，用于接受网卡数据给 DPDK 处理或处理后的数据将数据发送回内核。如将不需要处理的数据直接写回内核。

• NIC：系统正常调用的与网卡沟通的硬件设备。

DPDK 优化过程（以网卡接受数据到应用程序为例）

传统内核路径：
网卡 -> DMA -> sk_buff -> 协议栈 -> copy -> 应用程序 (共 2 次拷贝)

DPDK 路径：
网卡 -> DMA (零拷贝) -> mbuf -> DPDK 应用程序 (仅 1 次拷贝)

环境搭建教程（以 VMware 虚拟网卡 + Ubuntu 24.10 为例）

VMware 添加独立虚拟网卡用于 DPDK 通信

虚拟机设置 -> 网路适配器 -> 添加 -> 桥接模式 -> 进入配置文件
-> 将新网卡的 “e1000” 单队列网卡更改为 “vmxnet3” 多队列网卡 -> 配置完成

巨页设置/挂载

DPDK需要大页内存来提高性能。
想要访问设置的巨页信息，就必须将巨页文件系统挂载。
原因：内核配置文件分配的巨页内存存在于内核中，用户态的 DPDK 只有通过挂载的 hugetlbfs 才能访问。

chipen@ubuntu:~$ tail -1 /etc/sysctl.conf
vm.nr_hugepages = 256	# 设置巨页大小, 条件允许的话, 1024 以上为宜
chipen@ubuntu:~$ sudo sysctl -p 
vm.nr_hugepages = 256
chipen@ubuntu:~$ cat /proc/meminfo |