[發明專利]一種基于DPDK的多核間buffer動態遷移方法與裝置

有效

• 申請號: 202011122746.1
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112286679B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 孫琳洋
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司;成都烽火云網信息技術有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/54
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 崔肖肖;向彬

本發明公開了一種基于DPDK的多核間buffer動態遷移方法與裝置，每個CPU核對應設有一個buffer緩存池，多個buffer緩存池共用一個buffer共享池，每個buffer緩存池設置有共享水線，共享水線以下的buffer作為可共享buffer；當任一CPU核申請buffer時，如果本核的buffer緩存池中剩余buffer量不滿足本次申請，且buffer共享池中可用buffer量也不足，則觸發核間buffer遷移，即獲取其他CPU核的buffer鎖，進而獲取其他CPU核buffer緩存池中的可共享buffer，實現CPU核間的buffer資源動態遷移，有效提高了buffer資源利用率。

技術領域

本發明屬于數據通信技術領域，更具體地，涉及一種基于DPDK的多核間buffer動態遷移方法與裝置。

背景技術

傳統網絡設備的轉發平臺是基于專用的網絡芯片搭建的，如cavium的cn78xx網絡處理器和各通信廠商私有的NP。基于專用網絡芯片的技術方案導致硬件依賴程度高，業務開發的靈活性受硬件限制，進一步造成業務開發周期變長，市場交付周期延遲，產品開發成本被進一步增加。數據平面開發套件(Data Plane DevelopmentKit，簡寫為DPDK)技術則基于通用處理器(如x86和arm)進行多核軟轉發平臺的搭建，該技術方案既保證了數據處理性能和吞吐量，又提供了靈活的業務開發模式，可以加速業務特性開發和產品市場交付。

當前技術潮流是DPDK和網絡功能虛擬化(Network Functions Virtualization，簡寫為NFV)的融合，即在服務器硬件平臺上，通過虛擬化技術，使用DPDK轉發框架來實現報文轉發。這種融合的技術方案，可以根據業務特性和用戶需求動態靈活地進行開發和部署；也正是因為此特性，該技術方案正在NFV、云計算、網絡安全等領域被大量使用。作為數據通信領域的發展趨勢，在通用芯片為載體的服務器上，利用虛擬化技術實現硬件資源的高效利用，同時使用DPDK完成報文的快速轉發的技術方案，以其通用性、靈活性、高效性和性價比，正在實際網絡環境中大量部署，且將持續增加市場占用率。而基于DPDK的軟轉發平臺，其運行穩定性、轉發高效性至關重要，直接決定了設備的可靠性。因此，基于DPDK的轉轉發領域的研究非常關鍵。

目前，基于DPDK的buffer(即緩存)管理框架如圖1所示，多個CPU核(即圖中core1、core2、...、coreN)共享同一個buffer共享池(即圖中mempool)。如果每個core都直接從mempool中獲取buffer，也直接釋放buffer到mempool中，必然會造成多核競爭。為了減少競爭、加速報文轉發，針對每個core設置單獨的buffer緩存池(即圖中buffer_cache)，使得每個core負責維護本core的buffer即可。buffer_cache的使用方式具體如下：

當core申請buffer時，直接從本core的buffer_cache中獲取；若本core的buffer_cache為空，則先從mempool中批量申請buffer填充本core的buffer_cache后，再滿足本core的buffer申請。

當core釋放buffer時，也是直接釋放到本core的buffer_cache中，只有當本core的buffer_cache中buffer個數超過某個水線時，才會將過多的buffer釋放回mempool中。

其中，圖中的鎖是mempool的鎖，每個core從mempool中批量申請buffer填充本core的buffer_cache時，需要先獲取該鎖，填充完畢后釋放該鎖。通過上述每core引入buffer_cache的機制，減少了多核競爭，提高了轉發效率。但這種buffer_cache機制存在以下問題：