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第一部分 基础原理3

第1章 背景概述3

1.1 产业背景3

1.1.1 x86架构性能分析4

1.1.2 NFV中的网络转发性能分析5

1.1.3 DPDK的引入7

1.1.4 本书范围8

1.2 DPDK开源社区9

1.2.1 社区起源9

1.2.2 社区网站10

1.3 DPDK源代码11

1.3.1 版本总述11

1.3.2 最新版本特性介绍12

参考文献13

第2章 DPDK技术简介14

2.1 软件架构14

2.2 巨页技术16

2.3 轮询技术16

2.4 CPU亲和技术16

2.5 DPDK性能影响因素17

2.5.1 硬件结构17

2.5.2 OS版本及其内核18

2.5.3 OVS性能问题20

2.5.4 内存管理20

2.5.5 CPU核间无锁通信22

2.5.6 目标CPU类型的正确设置22

第3章 DPDK库函数23

3.1 EAL库24

3.1.1 内核初始化与启动24

3.1.2 内存25

3.1.3 多线程与亲和性25

3.2 Ring库26

3.2.1 单消费者入队26

3.2.2 单消费者出队28

3.3 Mempool库29

3.4 mbuf库30

3.4.1 数据存储30

3.4.2 缓冲区分配与释放31

3.4.3 相关操作31

3.5 PMD驱动31

3.5.1 需求与设计31

3.5.2 配置32

3.6 IVSHMEM库32

3.6.1 API概述33

3.6.2 环境配置34

3.7 Timer库34

3.8 LPM库34

3.8.1 API概述35

3.8.2 实现说明35

3.9 Hash库36

3.9.1 API概述36

3.9.2 实现说明36

3.10 多进程支持37

3.10.1 内存共享38

3.10.2 局限性38

参考文献39

第4章 DPDK安装与部署40

4.1 系统要求40

4.1.1 BIOS设置要求40

4.1.2 DPDK编译要求40

4.1.3 运行DPDK应用程序要求41

4.2 使用源代码编译DPDK43

4.2.1 安装DPDK安装包43

4.2.2 安装DPDK目标环境43

4.2.3 查看已安装的DPDK环境44

4.2.4 启用DPDK用户空间I/O的模块44

4.2.5 加载VFIO模块45

4.2.6 在内核模块绑定／解除网络端口45

4.3 编译和运行示例应用程序46

4.3.1 编译示例应用程序46

4.3.2 运行示例应用程序47

4.3.3 应用程序的逻辑核使用47

4.3.4 应用程序巨页内存使用48

4.3.5 其他应用示例程序48

4.3.6 测试应用程序48

4.4 启用其他功能49

4.4.1 高精度事件计时器（HPET）功能49

4.4.2 无权限运行DPDK应用程序49

4.4.3 电源管理和节能功能50

4.4.4 核隔离功能50

4.4.5 加载DPDK KNI内核模块50

4.4.6 IOMMU功能51

4.4.7 小数据分组高速转发功能51

4.5 快速启动设置脚本52

4.5.1 脚本组织结构52

4.5.2 使用场景53

第5章 DPDK自带应用软件调试54

5.1 命令行应用例54

5.1.1 概述54

5.1.2 应用例编译55

5.1.3 应用例运行55

5.1.4 代码说明55

5.2 HelloWorld应用例56

5.2.1 应用例编译57

5.2.2 运行应用例57

5.2.3 代码说明57

5.3 L2转发应用例58

5.3.1 概述58

5.3.2 编译59

5.3.3 运行59

5.3.4 代码说明60

5.4 L3转发应用例65

5.4.1 概述65

5.4.2 L3转发应用例编译65

5.4.3 L3转发应用例运行65

5.4.4 代码说明66

5.5 负载均衡应用例69

5.5.1 概述69

5.5.2 编译与运行70

5.5.3 代码说明70

5.6 QoS调度应用例72

5.6.1 QoS调度应用例概述72

5.6.2 QoS调度应用例编译72

5.6.3 QoS调度应用例运行73

5.6.4 应用例代码说明75

5.7 定时器应用例76

5.7.1 应用例编译与运行76

5.7.2 应用例代码说明76

5.8 分发器应用例78

5.8.1 概述78

5.8.2 分发器应用例编译79

5.8.3 分发器应用例运行79

5.8.4 分发器应用例代码说明79

5.8.5 调试与统计信息80

参考文献80

第二部分 DPDK应用与测试83

第6章 DPDK在NFV的应用和相关测试方法83

6.1 DPDK在NFV中的应用场景83

6.1.1 x86服务器上的应用83

6.1.2 虚拟机＋OVS的应用84

6.1.3 虚拟机＋SR-IOV技术的应用86

6.2 NFV场景下的测试方法87

6.2.1 测试拓扑87

6.2.2 测试标准88

6.2.3 测试平台说明89

第7章 DPDK专项测试与结论92

7.1 测试用例介绍92

7.2 专项测试详情93

7.2.1 x86服务器三层转发测试93

7.2.2 SR-IOV测试108

7.2.3 OVS测试126

第三部分 DPDK应用开发及实例解析135

第8章 DPDK应用开发基础135

8.1 网卡设备135

8.1.1 设备驱动135

8.1.2 应用接口136

8.1.3 设备接口137

8.2 进程145

8.2.1 线程145

8.2.2 单进程146

8.2.3 多进程147

参考文献149

第9章 vDPI应用实例150

9.1 DPI简介150

9.2 总体设计151

9.2.1 模型设计151

9.2.2 组件设计151

9.3 实现方案设计152

9.4 基于l3fwd的实现方案153

9.4.1 DPDK以太网接口153

9.4.2 DPI以太网接口154

9.4.3 DPDK与DPI的数据接口转换155

9.4.4 代码解析155

9.5 基于pipeline的实现方案157

9.6 实例运行及性能测试158

参考文献159

第10章 mTCP和BRAS应用实例160

10.1 mTCP案例解析160

10.1.1 mTCP简介160

10.1.2 mTCP应用解析161

10.2 BRAS案例解析165

10.2.1 BRAS简介165

10.2.2 BRAS应用解析166

参考文献168

附录171

附录一 操作系统服务关闭说明171

附录二 操作系统安装172

附录三 DPDK编译173

附录四 操作系统启动参数174

附录五 l3fwd程序编译175

附录六 l3fwd启动配置178

附录七 SR-IOV测试配置181

附录八 OVS安装183

附录九 OVS测试配置184

附录十 l3fwd在不同流量下启动配置187

附录十一 大流表测试l3fwd启动配置190