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UDPDK

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UDPDK は、サーバー間の高速ポイントツーポイント通信のためのDPDKに基づく最小限のUDPスタックです。
完全にユーザー空間で実行されるため、面倒なカーネルスタックを経由せずにパケットをすばやく移動できます。
さらに、POSIX に似た API のおかげで、既存のアプリケーションを UDPDK に移植するのは非常に簡単です。 ¹

UDPDK とは:

トランスポートレベルのネットワークスタック
DPDK 上の UDP ソケットの POSIX ライクな実装
低遅延パケット交換のためのフレームワーク

UDPDK ではないもの:

完全な IP スタック
大規模なネットワークノードを相互接続するメカニズム
ローエンドのコンシューマ NIC 上で実行されるソフトウェア

¹一部の機能はまだサポートされていない可能性があります。

要件

UDPDK を使用するには、マシンに DPDK 対応の NIC が装備されている必要があります。これらは通常、ラップトップやデスクトップマシンではなく、サーバーにあります。 DPDK が正式にサポートするハードウェアのリストは、ここから入手できます。具体的には、UDDPK は、 igb_uioおよびvfioドライバーを使用してIntel X710-DA2上で開発およびテストされています。他のデバイスは、DPDK がサポートしている限り動作するはずです。

依存関係のインストール

UDPDK には次のものが必要です。

DPDK20.05
イニ（任意）

これらはすでにこのリポジトリにサブモジュールとして含まれているため、プルします。

 git submodule init
git submodule update

DPDK

DPDK は UDPDK の重要な要素です。 NIC を管理し、イーサネットを実装します。

 cd dpdk/usertools
./dpdk-setup.sh

メニューから次の操作を行います。

特定のアーキテクチャ用にコンパイルします (通常はx86_64-native-linuxapp-gcc
vfioモジュールをロードする
hugepage の構成 (例: 各 NUMA ノードに 1024M)
PCI アドレスを指定して、NIC を vfio ドライバーにバインドします。

️ VFIO ドライバーを使用する場合は、システムで IOMMU を有効にする必要があります。
これを有効にするには、 /etc/default/grubを開き、 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULTにフラグintel_iommu=onを追加してから、 sudo update-grub実行して、最後に再起動します。

イニ

inih は、 .ini設定ファイルを解析するために便宜的に使用されます。

 cd inih
meson build
cd build
ninja

UDPDKをビルドしてインストールする

UDPDK は静的ライブラリに組み込まれており、最終的には最終アプリケーションとリンクする必要があります。

 cd udpdk
make
sudo make install

API

UDPDK の API は、古き良き BSD ソケットの API によく似ています。

 int udpdk_socket(int domain, int type, int protocol);
int udpdk_bind(int s, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t *optlen);
ssize_t udpdk_sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t udpdk_recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
int udpdk_close(int s);

さらに、DPDK の内部 (構造とプロセス) を適切にセットアップおよび破棄するには、次の方法が必要です。

 int udpdk_init(int argc, char *argv[]);
void udpdk_interrupt(int signum);
void udpdk_cleanup(void);

注: select() はまだ実装されていません

例

apps/フォルダーには、ping-pong アプリケーションと pkt-gen アプリケーションという 2 つの単純な例が含まれています。

仕組み

UDPDK は 2 つの別々のプロセスで実行されます。プライマリはアプリケーションロジック (つまり、syscall が呼び出されるプロセス) を含むプロセスであり、セカンダリ (ポーラー) は継続的に NIC をポーリングしてデータを送受信します。パケットは、ロックのないリングキューを使用して、共有メモリを介してアプリケーションとポーラーの間で交換されます。