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UDPDK

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[종이] [동영상]

UDPDK 는 서버 간 빠른 지점 간 통신을 위한 DPDK 기반의 최소 UDP 스택입니다.
완전히 사용자 공간에서 실행되므로 번거로운 커널 스택을 거치지 않고도 패킷을 빠르게 이동할 수 있습니다.
게다가 POSIX와 유사한 API 덕분에 기존 애플리케이션을 UDPDK로 포팅하는 것이 매우 쉽습니다! ¹

UDPDK란 무엇입니까?

전송 수준 네트워크 스택
DPDK 위에 UDP 소켓을 POSIX와 유사하게 구현합니다.
지연 시간이 짧은 패킷 교환을 위한 프레임워크

UDPDK가 아닌 것:

완전한 IP 스택
대규모 네트워크 노드를 상호 연결하는 메커니즘
저가형 소비자 NIC에서 실행되는 소프트웨어

¹ 일부 기능은 아직 지원되지 않을 수 있습니다.

요구사항

UDPDK를 사용하려면 컴퓨터에 DPDK 지원 NIC가 장착되어 있어야 합니다. 이는 일반적으로 랩톱 및 데스크톱 컴퓨터가 아닌 서버에서 발견됩니다. DPDK가 공식적으로 지원하는 하드웨어 목록은 여기에서 확인할 수 있습니다. 특히 UDPDK는 igb_uio 및 vfio 드라이버를 사용하여 Intel X710-DA2 에서 개발 및 테스트되었습니다. 다른 장치는 DPDK가 지원하는 한 작동해야 합니다.

종속성 설치

UDPDK에는 다음이 필요합니다.

DPDK 20.05
그렇지 (아무거나)

이 저장소에는 이미 하위 모듈로 포함되어 있으므로 끌어옵니다.

 git submodule init
git submodule update

DPDK

DPDK는 UDPDK의 중추적인 요소입니다. NIC를 관리하고 이더넷을 구현합니다.

 cd dpdk/usertools
./dpdk-setup.sh

메뉴에서 다음을 수행합니다.

특정 아치(일반적으로 x86_64-native-linuxapp-gcc 에 대해 컴파일합니다.
vfio 모듈 로드
hugepages 구성(예: 각 NUMA 노드에 대해 1024M)
PCI 주소를 지정하여 NIC를 vfio 드라이버에 바인딩합니다.

️ VFIO 드라이버를 사용하는 경우 시스템에서 IOMMU를 활성화해야 합니다.
활성화하려면 /etc/default/grub 열고 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT 에 intel_iommu=on 플래그를 추가한 다음 sudo update-grub 하고 마지막으로 재부팅하세요.

에에

inih는 .ini 구성 파일을 구문 분석하는 데 편의를 위해 사용됩니다.

 cd inih
meson build
cd build
ninja

UDPDK 빌드 및 설치

UDPDK는 최종 애플리케이션과 연결되어야 하는 정적 라이브러리로 구축됩니다.

 cd udpdk
make
sudo make install

API

UDPDK의 API는 기존 BSD 소켓의 API와 매우 유사합니다.

 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);

또한 DPDK 내부(구조 및 프로세스)의 적절한 설정 및 해체를 위해서는 다음 방법이 필요합니다.

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

참고: select()는 아직 구현되지 않았습니다.

예

apps/ 폴더에는 ping-pong 및 pkt-gen 애플리케이션이라는 두 가지 간단한 예가 포함되어 있습니다.

작동 원리

UDPDK는 두 개의 별도 프로세스에서 실행됩니다. 기본 프로세스는 애플리케이션 로직(예: syscall이 호출되는 위치)을 포함하는 프로세스이고, 보조 프로세스( poller )는 데이터를 보내고 받기 위해 지속적으로 NIC를 폴링합니다. 패킷은 잠금 없는 링 큐를 사용하여 공유 메모리를 통해 애플리케이션과 폴러 간에 교환됩니다.