Linux编程:DMA增加UDP 数据传输吞吐量并降低延迟
文章目录
- 0. 引言
- 1. 原理介绍
- 1.1 DMA 与中断的协同机制
- 1.2. DMA优化UDP 数据包发送
- 2. DMA 配置优化
0. 引言
UDP 网络传输常面临高 CPU 占用、传输延迟和丢包等挑战。本文将介绍 DMA 如何优化 UDP 数据包的发送,以提高吞吐量、减少延迟并降低 CPU 占用。
阅读本文时请同步阅读: Linux 编程:高实时性场景下的内核线程调度与网络包发送优化
1. 原理介绍
1.1 DMA 与中断的协同机制
DMA 和 中断 协同工作能够显著提高数据传输效率。
- 中断机制:通过中断通知 CPU 事件发生,避免轮询带来的资源浪费,并及时响应实时数据。
- DMA 技术:如果没有 DMA,CPU 将会直接参与每次数据的传输(例如,使用
memcpy()
);而DMA 允许外设与内存直接传输数据,减少 CPU 参与,避免上下文切换,提高传输效率。 - DMA 多通道:DMA 控制器通常具有多个 DMA 通道,针对不同的外设和数据传输需求,可以为不同的设备配置不同的 DMA 通道。例如,数据传感器可以通过 DMA 将数据直接写入到特定的内存缓冲区,这样 CPU 只需处理数据,而无需干预数据传输。
1.2. DMA优化UDP 数据包发送
DMA可以优化高频数据流的场景UDP 数据传输,原因如下:
- 减少 CPU 负担:传统 UDP 传输中,CPU 需要处理数据复制和协议栈操作,而 DMA 允许 NIC(网络接口卡) 直接从内存读取数据并打包为 UDP 数据包发送,减少CPU 干预。
- 大数据包优化:在带宽需求较高的场景中(如在视频流、激光雷达数据等),DMA 避免了内存拷贝。
- 缓存一致性问题:DMA 直接传输数据,DMA 目标内存区域与其他内存区域隔离,可避免数据竞争或缓存污染。在高性能应用中,可以使用 缓存一致性 或 非缓存区(nocache memory) 来确保 DMA 写入的内存区域与 CPU 的其他操作不冲突。
下面描述 DMA 与网络驱动的关系。
- NIC(网络接口卡):网络接口卡是支持 DMA 的硬件,能够直接将数据从内存传输到网络接口。
- NetworkDriver(网络驱动程序):网络驱动程序负责初始化和配置 DMA、管理网络接口卡的 DMA 缓冲区和传输设置。驱动程序负责处理与 DMA 相关的操作,如配置 DMA 缓冲区、启动 DMA 传输等。
- DMA(直接内存访问):DMA 控制器在硬件层面负责数据传输,它能够在内存和外设(例如 NIC)之间直接传输数据。DMA 不需要 CPU 参与,从而降低了 CPU 的负担,尤其在大规模数据传输时。
- Memory(内存):内存是数据存储的地方,网络驱动程序会将要发送的数据存储在内存中,DMA 会从内存中读取这些数据并传输到网络接口卡。
2. DMA 配置优化
为了最大化 DMA 在 UDP 数据包发送中的效果,需要在多个层面进行配置和调优。
-
DMA 缓冲区配置:确保 DMA 缓冲区足够大,以便能够高效地处理大块数据传输;过小的缓冲区可能导致频繁的 DMA 传输,增加延迟和 CPU 占用。在 BSP 配置 中(或者网络驱动程序中),可以调整 DMA 缓冲区的大小,以提高每次传输的数据量。
然而,过大的 DMA 缓冲区可能导致单次数据传输时间更长,从而引入较大的延迟。 -
DMA 内存对齐:确保 DMA 缓冲区的内存对齐以优化数据传输速度。大多数 DMA 控制器要求数据缓冲区按照特定的内存边界对齐,通常是 4 字节或 8 字节对齐。内存对齐不足会导致额外的延迟。
-
启用零拷贝:在 网络驱动程序 中,启用 零拷贝 支持,以便 NIC 直接将数据从用户空间传输至网络接口,减少内存复制开销;双缓冲技术可以减少等待时间,提高吞吐量。
-
减少中断数量:传统的做法是每次完成 DMA 传输后触发一个中断。如果每个传输都产生中断,会导致大量的上下文切换和 CPU 占用。通过配置 中断合并,可以将多个 DMA 完成的中断合并为一个中断,从而减少中断的开销。
在 BSP 或内核配置 中,可以配置 中断合并 或 中断调度,以减少不必要的中断频率。 -
大帧传输(Jumbo Frames):许多 NIC 支持 Jumbo Frames(超大帧)。启用这一特性后,网络接口卡可以一次发送更大的数据包,减少每个数据包的头部开销,从而提升网络吞吐量。
相关文章:
Linux编程:DMA增加UDP 数据传输吞吐量并降低延迟
文章目录 0. 引言1. 原理介绍1.1 DMA 与中断的协同机制1.2. DMA优化UDP 数据包发送 2. DMA 配置优化 0. 引言 UDP 网络传输常面临高 CPU 占用、传输延迟和丢包等挑战。本文将介绍 DMA 如何优化 UDP 数据包的发送,以提高吞吐量、减少延迟并降低 CPU 占用。 阅读本文…...
鸿蒙开启无线调试
DevEco Studio没找到通过WI-FI连接手机的可视化操作按钮,就去官网看了下hdc - TCP连接场景 操作也比较简单: 第1步:PC通过USB连接手机/平板; 第2步:在手机/平板的“开发者选项”中打开“无线调试”并记录下IP和端口…...
C. DS循环链表—约瑟夫环 (Ver. I - B)
题目描述 N个人坐成一个圆环(编号为1 - N),从第S个人开始报数,数到K的人出列,后面的人重新从1开始报数。问最后剩下的人的编号。 例如:N 3,K 2,S 1。2号先出列,然后是…...

【刷题】优选算法
优选算法 双指针 202. 快乐数 链接:. - 力扣(LeetCode) 【思路】 第一个实例是快乐数,因为会变为1且不断是1的循环 第二个实例不可能为1,因为会陷入一个没有1的循环 根据两个实例和鸽巢原理可以发现不断的平方和最…...

Python 在PDF中绘制形状(线条、矩形、椭圆形等)
在PDF中绘制图形可以增强文档的视觉效果。通过添加不同类型的形状,如实线、虚线、矩形、圆形等,可以使文档更加生动有趣,提高读者的阅读兴趣。这对于制作报告、演示文稿或是教材特别有用。本文将通过以下几个示例介绍如何使用Python 在PDF中绘…...

《今日制造与升级》是什么级别的期刊?是正规期刊吗?能评职称吗?
问题解答 问:《今日制造与升级》是不是核心期刊? 答:不是,是知网收录的正规学术期刊。 问:《今日制造与升级》级别? 答:国家级。主管单位:中国机械工业联合会 …...
loading为什么不更新
场景:封装好的弹框,按钮上加了个loading状态,根据传入的值弹框提交的模块内容不一样。loading更新过后,但是值没有变。 注)写法一loading不更新,写法二loading值更新。 一、写法一 写法一中的 acceptanc…...

Rust 力扣 - 1652. 拆炸弹
文章目录 题目描述题解思路题解代码题目链接 题目描述 题解思路 我们只需要遍历长度长度为k的窗口,然后把窗口内数字之和填充到结果数组中的对应位置即可 题解代码 impl Solution {pub fn decrypt(code: Vec<i32>, k: i32) -> Vec<i32> {let n c…...
使用Golang实现开发中常用的【并发设计模式】
使用Golang实现开发中常用的【并发设计模式】 设计模式是解决常见问题的模板,可以帮助我们提升思维能力,编写更高效、可维护性更强的代码 屏障模式 未来模式 管道模式 协程池模式 发布订阅模式 下面是使用 Go 语言实现屏障模式、未来模式、管道模式…...

基于Zynq FPGA对雷龙SD NAND的性能测试评估
文章目录 一、SD NAND特征1.1 SD卡简介1.2 SD卡Block图 二、SD卡样片三、Zynq测试平台搭建3.1 测试流程3.2 SOC搭建 四、软件搭建五、测试结果六、总结 一、SD NAND特征 1.1 SD卡简介 雷龙的SD NAND系列有多种型号,本次测试使用的是CSNP4GCR01-AMW和CSNP32GCR01-A…...
4.WebSocket 配置与Nginx 的完美结合
序言 在现代 web 应用中,WebSocket 作为一种全双工通信协议,为实时数据传输提供了强大的支持。若要确保 WebSocket 在生产环境中的稳定性和性能,使用 Nginx 作为反向代理服务器是一个明智的选择。本篇文章将带你了解如何在 Nginx 中配置 Web…...

Docker:镜像构建 DockerFile
Docker:镜像构建 DockerFile 镜像构建docker build DockerfileFROMCOPYENVWORKDIRADDRUNCMDENTRYPOINTUSERARGVOLUME 镜像构建 在Docker官方提供的镜像中,大部分都是基础镜像,他们只提供某个简单的功能,如果想要一个功能更加丰富…...

浮动路由:实现出口线路的负载均衡冗余备份。
浮动路由 Tip:浮动路由指在多条默认路由基础上加入优先级参数,实现出口线路冗余备份。 ip routing-table //查看路由表命令 路由优先级参数:越小越优 本次实验测试两条默认路由,其中一条默认路由添加优先级参数,设置…...
二叉树的遍历和线索二叉树
二叉树遍历 二叉树结点的定义 typedef struct BiNode{Elemtype data;struct BiNode* lchild, *rchild; }BiNode, *BiTree; 先序 递归算法 void PreOrder1(BiTree T){if(T!NULL){visit(T);PreOrder(T->lchild);PreOrder(T->rchild);} } 非递归算法(栈实现…...
SpringBoot3 集成Junit4
目录 1. 确保项目中包含JUnit 4依赖添加JUnit 4依赖 2. 配置Spring Boot使用JUnit 4在测试类中使用RunWith注解 3. 编写测试代码4、总结 【扩展】RunWith(SpringRunner.class) 中SpringRunner的作用1. **加载 Spring 应用上下文(ApplicationContext)**2.…...
Scala的set的添加删减和查询
添加:最好用于不可变数组,因为它会产生新数组,而不是在原数组上进行修改。 在尾部添加元素 可变数组 删减:按元素值删除元素 - 查询:查询元素是否存在.contains package Test //Set //特点:元素是唯…...

基于微信小程序的移动学习平台的设计与实现+ssm(lw+演示+源码+运行)
摘 要 由于APP软件在开发以及运营上面所需成本较高,而用户手机需要安装各种APP软件,因此占用用户过多的手机存储空间,导致用户手机运行缓慢,体验度比较差,进而导致用户会卸载非必要的APP,倒逼管理者必须改…...
【spark面试题】RDD和DataFrame以及DataSet有什么异同
RDD(Resilient Distributed Dataset): 概念:可理解为分布式的列表。它的每个元素代表数据的一行,具有支持泛型这一显著特点。这种泛型支持让开发人员能够处理各种类型的数据,具有很强的灵活性。例如&#…...
[Python]关于Tensorflow+Keras+h5py+numpy一些骚操作备忘
起因:要在Anaconda使用Tensorflow和Keras框架 这里提前小结一下: 1,一定要注意Python、Tensorflow、Keras不同版本的对应关系。 2,交叉用conda install 和pip install安装依赖库可能容易出现问题,在Anaconda虚拟环境…...
深度学习:Transformer 详解
Transformer 详解 对于Transformer模型的详细解释,可以更深入地探讨其各个组成部分、工作原理、以及在自然语言处理任务中的应用方法。以下是对Transformer模型的一个更全面和详细的解释,包括其架构细节和关键技术: 1. 基本架构 Transform…...
树莓派超全系列教程文档--(62)使用rpicam-app通过网络流式传输视频
使用rpicam-app通过网络流式传输视频 使用 rpicam-app 通过网络流式传输视频UDPTCPRTSPlibavGStreamerRTPlibcamerasrc GStreamer 元素 文章来源: http://raspberry.dns8844.cn/documentation 原文网址 使用 rpicam-app 通过网络流式传输视频 本节介绍来自 rpica…...
macOS多出来了:Google云端硬盘、YouTube、表格、幻灯片、Gmail、Google文档等应用
文章目录 问题现象问题原因解决办法 问题现象 macOS启动台(Launchpad)多出来了:Google云端硬盘、YouTube、表格、幻灯片、Gmail、Google文档等应用。 问题原因 很明显,都是Google家的办公全家桶。这些应用并不是通过独立安装的…...
unix/linux,sudo,其发展历程详细时间线、由来、历史背景
sudo 的诞生和演化,本身就是一部 Unix/Linux 系统管理哲学变迁的微缩史。来,让我们拨开时间的迷雾,一同探寻 sudo 那波澜壮阔(也颇为实用主义)的发展历程。 历史背景:su的时代与困境 ( 20 世纪 70 年代 - 80 年代初) 在 sudo 出现之前,Unix 系统管理员和需要特权操作的…...
使用Matplotlib创建炫酷的3D散点图:数据可视化的新维度
文章目录 基础实现代码代码解析进阶技巧1. 自定义点的大小和颜色2. 添加图例和样式美化3. 真实数据应用示例实用技巧与注意事项完整示例(带样式)应用场景在数据科学和可视化领域,三维图形能为我们提供更丰富的数据洞察。本文将手把手教你如何使用Python的Matplotlib库创建引…...

让回归模型不再被异常值“带跑偏“,MSE和Cauchy损失函数在噪声数据环境下的实战对比
在机器学习的回归分析中,损失函数的选择对模型性能具有决定性影响。均方误差(MSE)作为经典的损失函数,在处理干净数据时表现优异,但在面对包含异常值的噪声数据时,其对大误差的二次惩罚机制往往导致模型参数…...

RabbitMQ入门4.1.0版本(基于java、SpringBoot操作)
RabbitMQ 一、RabbitMQ概述 RabbitMQ RabbitMQ最初由LShift和CohesiveFT于2007年开发,后来由Pivotal Software Inc.(现为VMware子公司)接管。RabbitMQ 是一个开源的消息代理和队列服务器,用 Erlang 语言编写。广泛应用于各种分布…...
tomcat入门
1 tomcat 是什么 apache开发的web服务器可以为java web程序提供运行环境tomcat是一款高效,稳定,易于使用的web服务器tomcathttp服务器Servlet服务器 2 tomcat 目录介绍 -bin #存放tomcat的脚本 -conf #存放tomcat的配置文件 ---catalina.policy #to…...

Ubuntu系统复制(U盘-电脑硬盘)
所需环境 电脑自带硬盘:1块 (1T) U盘1:Ubuntu系统引导盘(用于“U盘2”复制到“电脑自带硬盘”) U盘2:Ubuntu系统盘(1T,用于被复制) !!!建议“电脑…...
pycharm 设置环境出错
pycharm 设置环境出错 pycharm 新建项目,设置虚拟环境,出错 pycharm 出错 Cannot open Local Failed to start [powershell.exe, -NoExit, -ExecutionPolicy, Bypass, -File, C:\Program Files\JetBrains\PyCharm 2024.1.3\plugins\terminal\shell-int…...

Linux中《基础IO》详细介绍
目录 理解"文件"狭义理解广义理解文件操作的归类认知系统角度文件类别 回顾C文件接口打开文件写文件读文件稍作修改,实现简单cat命令 输出信息到显示器,你有哪些方法stdin & stdout & stderr打开文件的方式 系统⽂件I/O⼀种传递标志位…...