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    DPDK應用基礎簡(jiǎn)介,目錄書(shū)摘

    2020-12-11 14:04 來(lái)源:京東 作者:京東
    dpdk
    DPDK應用基礎
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    編輯推薦:本書(shū)不僅深入淺出地介紹了DPDK的基礎原理和安裝調試方法,還詳細介紹了DPDK在NFV中的應用場(chǎng)景和測試方法,并敘述了DPDK應用開(kāi)發(fā)的技術(shù)細節和實(shí)踐經(jīng)驗,是DPDK的入門(mén)必讀,是了解NFV加速轉發(fā)技術(shù)的**指南。
    內容簡(jiǎn)介:本書(shū)不僅深入淺出地介紹了DPDK的基礎原理和安裝調試方法,還詳細介紹了DPDK在NFV中的應用場(chǎng)景和測試方法,并敘述了DPDK應用開(kāi)發(fā)的技術(shù)細節和實(shí)踐經(jīng)驗,是DPDK的入門(mén)必讀,是了解NFV加速轉發(fā)技術(shù)的**指南。
    作者簡(jiǎn)介:唐宏,男,中國電信股份有限公司廣州研究院數據通信研究所所長(cháng),主要從事IP承載網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )新技術(shù)方面的研發(fā)與管理工作。
    目錄:目錄

    第一部分 基礎原理
    第 1 章 背景概述........................................................................................................ 3
    1.1 產(chǎn)業(yè)背景.................................................................................................................. 3
    1.1.1 x86 架構性能分析..............................................................................................4
    1.1.2 NFV 中的網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)性能分析..............................................................................5
    1.1.3 DPDK 的引入.......................................................................................................7
    1.1.4 本書(shū)范圍............................................................................................................... 8
    1.2 DPDK 開(kāi)源社區.................................................................................................. 9
    1.2.1 社區起源............................................................................................................... 9
    1.2.2 社區網(wǎng)站............................................................................................................. 10
    1.3 DPDK 源代碼...................................................................................................... 11
    1.3.1 版本總述............................................................................................................. 11
    1.3.2 最新版本特性介紹.............................................................................................12
    參考文獻........................................................................................................................... 13
    第 2 章 DPDK 技術(shù)簡(jiǎn)介.............................................................................................. 14
    2.1 軟件架構................................................................................................................. 14
    2.2 巨頁(yè)技術(shù).................................................................................................................. 16
    2.3 輪詢(xún)技術(shù).................................................................................................................. 16
    2.4 CPU 親和技術(shù)........................................................................................................ 16
    2.5 DPDK 性能影響因素........................................................................................ 17
    2.5.1 硬件結構............................................................................................................. 17
    2.5.2 OS 版本及其內核...............................................................................................18
    2.5.3 OVS 性能問(wèn)題.................................................................................................... 20
    2.5.4 內存管理............................................................................................................. 20
    2.5.5 CPU 核間無(wú)鎖通信 ............................................................................................22
    2.5.6 目標 CPU 類(lèi)型的正確設置 ...............................................................................22
    第 3 章 DPDK 庫函數.................................................................................................. 23
    3.1 EAL 庫................................................................................................................. 24
    3.1.1 內核初始化與啟動(dòng).............................................................................................24
    3.1.2 內存..................................................................................................................... 25
    3.1.3 多線(xiàn)程與親和性.................................................................................................25
    3.2 Ring 庫.................................................................................................................. 26
    3.2.1 單消費者入隊..................................................................................................... 26
    3.2.2 單消費者出隊..................................................................................................... 28
    3.3 Mempool 庫 ......................................................................................................... 29
    3.4 mbuf 庫 .................................................................................................................. 30
    3.4.1 數據存儲............................................................................................................. 30
    3.4.2 緩沖區分配與釋放.............................................................................................31
    3.4.3 相關(guān)操作............................................................................................................. 31
    3.5 PMD 驅動(dòng)........................................................................................................... 31
    3.5.1 需求與設計......................................................................................................... 31
    3.5.2 配置..................................................................................................................... 32
    3.6 IVSHMEM 庫........................................................................................................ 32
    3.6.1 API 概述 ............................................................................................................. 33
    3.6.2 環(huán)境配置............................................................................................................. 34
    3.7 Timer 庫.................................................................................................................... 34
    3.8 LPM 庫..................................................................................................................... 34
    3.8.1 API 概述 ............................................................................................................. 35
    3.8.2 實(shí)現說(shuō)明............................................................................................................. 35
    3.9 Hash 庫................................................................................................................. 36
    3.9.1 API 概述 ............................................................................................................. 36
    3.9.2 實(shí)現說(shuō)明............................................................................................................. 36
    3.10 多進(jìn)程支持....................................................................................................... 37
    3.10.1 內存共享............................................................................................................. 38
    3.10.2 局限性................................................................................................................. 38
    參考文獻........................................................................................................................... 39
    第 4 章 DPDK 安裝與部署.................................................................................... 40
    4.1 系統要求.............................................................................................................. 40
    4.1.1 BIOS 設置要求................................................................................................... 40
    4.1.2 DPDK 編譯要求................................................................................................. 40
    4.1.3 運行 DPDK 應用程序要求................................................................................41
    4.2 使用源代碼編譯 DPDK............................................................................................. 43
    4.2.1 安裝 DPDK 安裝包............................................................................................43
    4.2.2 安裝 DPDK 目標環(huán)境........................................................................................43
    4.2.3 查看已安裝的 DPDK 環(huán)境................................................................................44
    4.2.4 啟用 DPDK 用戶(hù)空間 I/O 的模塊.....................................................................44
    4.2.5 加載 VFIO 模塊.................................................................................................. 45
    4.2.6 在內核模塊綁定/解除網(wǎng)絡(luò )端口........................................................................45
    4.3 編譯和運行示例應用程序...............................................................................46
    4.3.1 編譯示例應用程序.............................................................................................46
    4.3.2 運行示例應用程序.............................................................................................47
    4.3.3 應用程序的邏輯核使用.....................................................................................47
    4.3.4 應用程序巨頁(yè)內存使用.....................................................................................48
    4.3.5 其他應用示例程序.............................................................................................48
    4.3.6 測試應用程序..................................................................................................... 48
    4.4 啟用其他功能...................................................................................................... 49
    4.4.1 高精度事件計時(shí)器(HPET)功能...................................................................49
    4.4.2 無(wú)權限運行 DPDK 應用程序............................................................................49
    4.4.3 電源管理和節能功能.........................................................................................50
    4.4.4 核隔離功能......................................................................................................... 50
    4.4.5 加載 DPDK KNI 內核模塊................................................................................50
    4.4.6 IOMMU 功能...................................................................................................... 51
    4.4.7 小數據分組高速轉發(fā)功能.................................................................................51
    4.5 快速啟動(dòng)設置腳本............................................................................................ 52
    4.5.1 腳本組織結構..................................................................................................... 52
    4.5.2 使用場(chǎng)景............................................................................................................. 53
    第 5 章 DPDK 自帶應用軟件調試..............................................................................54
    5.1 命令行應用例....................................................................................................... 54
    5.1.1 概述..................................................................................................................... 54
    5.1.2 應用例編譯......................................................................................................... 55
    5.1.3 應用例運行......................................................................................................... 55
    5.1.4 代碼說(shuō)明............................................................................................................. 55
    5.2 HelloWorld 應用例............................................................................................. 56
    5.2.1 應用例編譯......................................................................................................... 57
    5.2.2 運行應用例......................................................................................................... 57
    5.2.3 代碼說(shuō)明............................................................................................................. 57
    5.3 L2 轉發(fā)應用例 .................................................................................................... 58
    5.3.1 概述..................................................................................................................... 58
    5.3.2 編譯..................................................................................................................... 59
    5.3.3 運行..................................................................................................................... 59
    5.3.4 代碼說(shuō)明............................................................................................................. 60
    5.4 L3 轉發(fā)應用例 .................................................................................................... 65
    5.4.1 概述..................................................................................................................... 65
    5.4.2 L3 轉發(fā)應用例編譯............................................................................................65
    5.4.3 L3 轉發(fā)應用例運行............................................................................................65
    5.4.4 代碼說(shuō)明............................................................................................................. 66
    5.5 負載均衡應用例................................................................................................. 69
    5.5.1 概述..................................................................................................................... 69
    5.5.2 編譯與運行......................................................................................................... 70
    5.5.3 代碼說(shuō)明............................................................................................................. 70
    5.6 QoS 調度應用例................................................................................................... 72
    5.6.1 QoS 調度應用例概述.........................................................................................72
    5.6.2 QoS 調度應用例編譯.........................................................................................72
    5.6.3 QoS 調度應用例運行.........................................................................................73
    5.6.4 應用例代碼說(shuō)明................................................................................................. 75
    5.7 定時(shí)器應用例....................................................................................................... 76
    5.7.1 應用例編譯與運行.............................................................................................76
    5.7.2 應用例代碼說(shuō)明................................................................................................. 76
    5.8 分發(fā)器應用例..................................................................................................... 78
    5.8.1 概述..................................................................................................................... 78
    5.8.2 分發(fā)器應用例編譯.............................................................................................79
    5.8.3 分發(fā)器應用例運行.............................................................................................79
    5.8.4 分發(fā)器應用例代碼說(shuō)明.....................................................................................79
    5.8.5 調試與統計信息................................................................................................. 80
    參考文獻........................................................................................................................... 80

    第二部分 DPDK 應用與測試
    第 6 章 DPDK 在 NFV 的應用和相關(guān)測試方法......................................................... 83
    6.1 DPDK 在 NFV 中的應用場(chǎng)景.............................................................................. 83
    6.1.1 x86 服務(wù)器上的應用..........................................................................................83
    6.1.2 虛擬機+OVS 的應用..........................................................................................84
    6.1.3 虛擬機+SR-IOV 技術(shù)的應用.............................................................................86
    6.2 NFV 場(chǎng)景下的測試方法................................................................................ .... ..87
    6.2.1 測試拓撲............................................................................................................. 87
    6.2.2 測試標準............................................................................................................. 88
    6.2.3 測試平臺說(shuō)明..................................................................................................... 89
    第 7 章 DPDK 專(zhuān)項測試與結論.................................................................................. 92
    7.1 測試用例介紹............................................................................................................. 92
    7.2 專(zhuān)項測試詳情.......................................................................................................... 93
    7.2.1 x86 服務(wù)器三層轉發(fā)測試..................................................................................93
    7.2.2 SR-IOV 測試..................................................................................................... 108
    7.2.3 OVS 測試.......................................................................................................... 126


    第三部分 DPDK 應用開(kāi)發(fā)及實(shí)例解析
    第 8 章 DPDK 應用開(kāi)發(fā)基礎....................................................................................... 135
    8.1 網(wǎng)卡設備................................................................................................................ 135
    8.1.1 設備驅動(dòng)........................................................................................................... 135
    8.1.2 應用接口........................................................................................................... 136
    8.1.3 設備接口........................................................................................................... 137
    8.2 進(jìn)程..................................................................................................................... 145
    8.2.1 線(xiàn)程................................................................................................................... 145
    8.2.2 單進(jìn)程............................................................................................................... 146
    8.2.3 多進(jìn)程............................................................................................................... 147
    參考文獻............................................................................................................................... 149
    第 9 章 vDPI 應用實(shí)例.................................................................................................. 150
    9.1 DPI 簡(jiǎn)介 ................................................................................................................... 150
    9.2 總體設計.................................................................................................................... 151
    9.2.1 模型設計........................................................................................................... 151
    9.2.2 組件設計...........................................................................................................151
    9.3 實(shí)現方案設計.............................................................................................................. 152
    9.4 基于 l3fwd 的實(shí)現方案.......................................................................................... 153
    9.4.1 DPDK 以太網(wǎng)接口........................................................................................... 153
    9.4.2 DPI 以太網(wǎng)接口................................................................................................ 154
    9.4.3 DPDK 與 DPI 的數據接口轉換.......................................................................155
    9.4.4 代碼解析........................................................................................................... 155
    9.5 基于 pipeline 的實(shí)現方案.................................................................................... 157
    9.6 實(shí)例運行及性能測試.................................................................................................. 158
    參考文獻............................................................................................................................... 159
    第 10 章 mTCP 和 BRAS 應用實(shí)例.................................................................................. 160
    10.1 mTCP 案例解析 ...................................................................................................160
    10.1.1 mTCP 簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... 160
    10.1.2 mTCP 應用解析.............................................................................................. 161
    10.2 BRAS 案例解析 ........................................................................................................ 165 10.2.1 BRAS 簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... 165
    10.2.2 BRAS 應用解析.............................................................................................. 166
    參考文獻............................................................................................................................... 168

    附錄
    附錄一 操作系統服務(wù)關(guān)閉說(shuō)明......................................................................................... 171 附錄二 操作系統安裝......................................................................................................... 172 附錄三 DPDK 編譯............................................................................................................. 173
    附錄四 操作系統啟動(dòng)參數................................................................................................ 174
    附錄五 l3fwd 程序編譯 ................................................................................................... 175
    附錄六 l3fwd 啟動(dòng)配置 ................................................................................................... 178
    附錄七 SR-IOV 測試配置........................................................................................................ 181
    附錄八 OVS 安裝.................................................................................................................. 183
    附錄九 OVS 測試配置...................................................................................................... 184
    附錄十 l3fwd 在不同流量下啟動(dòng)配置 .............................................................................187
    附錄十一 大流表測試 l3fwd 啟動(dòng)配置 ............................................................................. 190
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