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DPDK系列之二十七DIDO

一、DIDO介绍

随着计算机技术发展,特别是应用技术的快速发展。应用场景对计算机的处理速度几乎已经到了疯狂的地步。说句大白话,再快的CPU也嫌慢。没办法,CPU和IO等技术基本目前都处在了瓶颈之处,大幅度提高,短时间内看不到希望。但是不可以在某些部分进行优化。而DIDO就是这么一项技术。
DIDO,Data Direct I/O,数据直通IO,网上和书上说得比较玄乎,其实就是一句话,缩短数据传输路径,减少数据拷贝次数。它的结果当然是提高敢吞吐量,减少了延迟。在传统的网络通信时,网络报文在到达网卡时,要把数据和相关元数据传输到内存,CPU读内存到Cache,然后进寄存器,处理再原路返回,最终通过网络发走。从上面的分析可以看到,数据不断的在内存和缓存中进行传输,而CPU的处理速度和内存的处理速度以及总线和IO的处理速度,这都是有量级的差别。
那么DIDO如何操作呢?它通过LLC Cache直接和网卡打交道,“不让中间商吃差价”。

二、DIDO的流程

在DPDK中是如何进行DIDO的数据传输呢?看一下读的过程:
1、CPU读取报文和相关元数据,并把内存中的缓冲区预取到Cache中。
2、NIC将传送报文利用DIDO技术,通过PCI总线直接将Cache送到PCI总线。
在这里插入图片描述

再看一下写的过程:
1、报文及相关元数据通过总线直接送入Cache中,此时有两种情况:
a、缓存命中,即Cache有此段内存,则直接覆盖写
b、没有,则Cache分配一块区域,更新Cache表,写内容
2、通知报文到达,产生内存读操作,因为Cache原因,直接读Cache,然后发走。

在这里插入图片描述

三、DPDK中的应用

在DPDK中,本身就是一种整体上更强于DIDO的优化方式,可以把DPDK当成DIDO的放大版,功能上、数据处理上和传输上都做了一种整体上的DIDO。即从用户态直接处理网卡,而不是绕道内核进行处理。
传统的数据传输:
硬中断——>取数据包分发至内核线程——>软中断——>内核线程在协议栈中处理数据包——>处理完成通知用户层 上层收包——>网络层——>逻辑层——>业务层
DPDK中:
硬中断——>放弃中断流程,用户层从设备映射取数据包——>进入用户层协议栈——>逻辑层——>业务层
DIDO在DPDK中也是一种数据处理手段。

四、总结

DIDO只是一种提高数据传输速度的手法,它更类似于一种工程手段,优化手段,而不是一种技术创新。但无论哪一种,只要达到目的,对于应用来说,都是正确的。现在开发者,其实不但需要技术创新,更要学会这种优化组合技术。毕竟技术创新太难成本也太高,不是一般公司能玩儿的起的。
最近比较忙,事情也多,从这周接起DPDK来。

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