基于DPDK平臺的虛擬交換機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在現(xiàn)今云服務(wù)的發(fā)展過程中，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)已成為關(guān)鍵技術(shù)之一。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)在云服務(wù)中的應(yīng)用典型案例是將虛擬化交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)邊緣用于隔離和管理租戶間的通信。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已研發(fā)出多款成熟的虛擬交換機(jī)產(chǎn)品，但隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量劇增，這些虛擬交換機(jī)中都普遍存在性能瓶頸問題，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理能力較低，內(nèi)存資源多次拷貝造成內(nèi)核消耗，影響數(shù)據(jù)包的吞吐量。本文主要的工作是在主流的虛擬交換機(jī)Open vSwitch的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Intel DPDK組件實(shí)

2、現(xiàn)一種基于用戶態(tài)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)方案，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)廣泛用于云服務(wù)的VXLAN網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)。
　　本文首先對主流Open vSwitch提出了一種新的數(shù)據(jù)包處理機(jī)制方案，通過運(yùn)用DPDK組件提供的運(yùn)行于用戶態(tài)的驅(qū)動接口和底層資源訪問接口，將數(shù)據(jù)包的主要處理工作從內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)移到用戶態(tài)完成。然后設(shè)計(jì)用戶空間協(xié)議棧，運(yùn)用DPDK提供的KNI組件快速開發(fā)用戶空間協(xié)議棧，在用戶空間實(shí)現(xiàn)隧道協(xié)議處理，并通過重入內(nèi)核協(xié)議棧的方式完成傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)各層

3、協(xié)議的支持。數(shù)據(jù)包的大部分處理工作轉(zhuǎn)移至用戶態(tài)完成，可減少數(shù)據(jù)包在內(nèi)核中的多次內(nèi)存拷貝消耗，尤其是在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量巨大的情況下，可降低內(nèi)核資源的占用率，解決了數(shù)據(jù)流量劇增時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力較低和內(nèi)存資源多次拷貝造成的內(nèi)核消耗問題。同時(shí)，本文采用IO獨(dú)占式多核輪詢模式完成網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包的收發(fā)功能，相比傳統(tǒng)的中斷收發(fā)方式，避免了中斷引起的上下文切換開銷。最后在優(yōu)化后的Open vSwitch系統(tǒng)上通過VXLAN隧道創(chuàng)建和隧道流表下發(fā)，實(shí)現(xiàn)用