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    突破網(wǎng)絡(luò)性能極限:深入理解DPDK

     深度Linux 2024-11-15 發(fā)布于湖南

    在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,對網(wǎng)絡(luò)性能的追求就像是一場沒有終點的馬拉松。每一位網(wǎng)絡(luò)工程師和開發(fā)者都在尋找那把能夠突破網(wǎng)絡(luò)性能極限的 “鑰匙”。而今天,我們要深入探討的 DPDK,就是這樣一把神奇的 “鑰匙”。它宛如一座隱藏在網(wǎng)絡(luò)世界深處的寶藏,蘊含著巨大的能量,能夠幫助我們打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的束縛,開啟網(wǎng)絡(luò)高速運行的新征程。

    還不熟悉的朋友,這里可以先領(lǐng)取一份DPDK學(xué)習(xí)資料包(入坑不虧):

    這里給大家推薦零聲教育全網(wǎng)獨家的【DPDK網(wǎng)絡(luò)存儲虛擬化開發(fā)課程體系,通過32個項目案例,2W+行手寫代碼,全面解析4個dpdk技術(shù)方向:

    1、DPDK網(wǎng)絡(luò)專欄

    (1)dpdk基礎(chǔ)知識

    • 多隊列網(wǎng)卡,vmxnet/e1000

    • igb_ uio與vfio模塊

    • kni模塊

    • hugepage的理解

    • 零拷貝

    • dpdk與netmap區(qū)別

    • dpdk的工作環(huán)境

    (2)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

    • dpdk-arp

    • netsh靜態(tài)arp表設(shè)置

    • dpdk-icmp

    • udp協(xié)議格式分析

    • udp協(xié)議sendto, recvfrom實現(xiàn)

    • dpdk-ip

    • dpdk-tcp

    • tcp協(xié)議棧bind,listen, accept實現(xiàn)

    • tcp協(xié)議棧recv, send, close的實現(xiàn)

    • tcp三次握手實現(xiàn)

    • tcp四次揮手實現(xiàn)

    • tcp acknum與seqnum的確認機制實現(xiàn)

    • tcp的并發(fā)連接設(shè)計

    • epoll并發(fā)的實現(xiàn)

    • tcp協(xié)議棧與epoll之間的回調(diào)實現(xiàn)

    (3)dpdk組件項目

    • dpdk-ac

    • dpdk-kni

    • /dev/ kni的原理分析

    • kni_ dev的流程

    • kni的t緩沖區(qū),rx緩沖區(qū)

    • kni的用戶空間與內(nèi)核空間映射

    • mbuf如何轉(zhuǎn)化為kernel的sk_ buff

    • dpdk- timer

    • bpftrace的使用

    • dpdk- bpf源碼流程

    (4)dpdk經(jīng)典項目

    • dpdk- dns

    • dpdk- gateway

    • dpdk-ddos熵計算源碼

    • ddos attach檢測精確度調(diào)試

    • ddos attach測試T具hping3

    • 布谷鳥hash原理與使用

    2、儲存技術(shù)專欄

    (1)高效磁盤io讀寫spdk(C)

    • 存儲框架spdk,為技術(shù)棧打開扇存儲的大門

    • spdk運行環(huán)境與vhost

    • NVMe與PCl的關(guān)系

    • 手把手實現(xiàn)spdk_ server

    • nvme與pcie以及手寫nvme讀寫操作

    • bdev與blob之間的關(guān)系

    • 實現(xiàn)blob異步讀寫

    • blobstore的讀寫操作實現(xiàn)與rpc的關(guān)系

    • fio性能測試性能對比libaio,io_ uring,psync

    • fio plugin工作流程

    • fio plugin開發(fā)

    (2)spdk文件系統(tǒng)的實現(xiàn)

    • 文件系統(tǒng)功能拆解

    • spdk_ env_ init與spdk_ app init的差別

    • spdk_ _thread_ poll實現(xiàn)rpc回調(diào)

    • fs_ operations結(jié)構(gòu)體定義

    • file_ operations結(jié)構(gòu)體定義

    • dir_ operations結(jié)構(gòu)體定義

    • syscall的hook實現(xiàn)

    • http://io內(nèi)存管理

    • 基數(shù)樹對文件系統(tǒng)內(nèi)存管理

    • spdk_ blob的open,read,write,close

    • 測試用例與調(diào)試入口函數(shù)

    (3)spdk kv存儲的實現(xiàn)

    • KV存儲拆解Set, Get, Mod, Del

    • app/.a庫/so庫對于kv存儲的選擇

    • bdev與blob對于kv存儲的選擇

    • kv service啟動blob資源操作

    • kv service關(guān)閉blob資源回收

    • kv service接口set,get,modify,delete

    • kv遍歷與查找實現(xiàn)

    • page存儲chunk的管理

    • pagechunk的get與put

    • page單查找與多頁查找

    • btree, artree, hashmap,radixtree, rbtree之間的選擇

    • slab的實現(xiàn)

    • slab分配slot與釋放slot

    • 為kv加上conf文件

    • 測試用例與性能測試

    3、安全與網(wǎng)關(guān)開發(fā)專欄

    (1)可擴展的矢量數(shù)據(jù)包處理框架vpp(c/c++)

    • vpp命令詳解

    • mac/ip轉(zhuǎn)發(fā)plugin

    • load_ balance plugin

    • flowtable plugin

    • vpp源碼之間的差異

    • 多網(wǎng)卡數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)

    • 解決plugin編譯加載

    • vpp啟動load so的流程

    • vpp的結(jié)構(gòu)體vlib_ _main實現(xiàn)分析

    • vpp的結(jié)構(gòu)體vnet_ main

    • vector的操作實現(xiàn)

    • vpp vcl庫與LD_ PRELOAD實現(xiàn)分析

    • vcl原理講解

    • vcl tcpserver實現(xiàn)原理

    • vcl tcpclient實現(xiàn)原理

    • vcl與iperf3的客戶端與服務(wù)器

    • vcl與nginx的wrk性能測試

    • vcl與haproxy的性能測試

    • vpp 1801版本與vpp 2206版本

    • vpp httpserver的實現(xiàn)源碼

    • vpp plugin quic源碼分析

    • vpp plugin hs_ app的源碼

    • vpp plugin rdma的實現(xiàn)分析

    • vpp plugin loadbalance

    • vpp plugin nat的源碼分析

    • vpp host-stack tcp協(xié)議實現(xiàn)

    • vpp plugin的測試用例實現(xiàn)

    (2)golang的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)框架nff-go(golang)

    • nff-go實現(xiàn)的技術(shù)原理

    • nff-go/low.h實現(xiàn)分析

    • nff- go數(shù)據(jù)接收的實現(xiàn)

    • nff-go數(shù)據(jù)發(fā)送的實現(xiàn)

    • ipsec協(xié)議解析與strongswan的ipsec

    • nff go的缺陷與不足

    4、虛擬化與云原生專欄

    (1)DPDK的虛擬交換機框架OvS

    • ovs編譯安裝,ovs核心組件內(nèi)容

    • ovs-vswitchd的工作原理

    • ovs-vswitchd與dpdk的關(guān)系

    • ovs-vsctl的網(wǎng)橋,網(wǎng)口操作

    • qemu-system-x86_ 64構(gòu)建多子網(wǎng)

    • ovs與qemu數(shù)據(jù)流分發(fā)

    • ovs搭建docker跨主機通信

    • ovsdb server與ovsdb協(xié)議

    • json-rpc為控制面提供開發(fā)

    • ovs-tcpdump/ovs-l3ping

    • OvS 4種數(shù)據(jù)路徑

    • VXL AN數(shù)據(jù)協(xié)議

    • ovs流量統(tǒng)計

    (2)高性能4層負載均衡器DPVS

    • dpvs的技術(shù)組件與功能邊界

    • lvs+keepalived配置高可用server

    • dpvs與|lvs+ keepalived的關(guān)系

    • dpvs.conf的配置文件

    • dpvs的FNat/NAT/SNAT模式

    • dpvs的DR模式

    • dpvs的tun模式

    • 通過quagga配置ospf

    • dpvs的tc流控操作與源碼實現(xiàn)

    • dpvs代碼架構(gòu)分析

    • dpvs測試用例ipset, tc,mempool

    5、測試工具專欄

    (1)perf3

    • vpp vcl的perf3接口hook

    • perf3測網(wǎng)絡(luò)帶寬

    • tcp吞吐量測試

    • udp丟包與延遲測試

    • json測試結(jié)果輸出

    (2)TRex

    • TRex的運行原理

    • TRex與dpdk

    • 構(gòu)建TRex測試系統(tǒng)

    • t-rex -64- debug gdb調(diào)試

    • bg-sim- 64模擬單元測試

    • YAML文件編寫

    • 流編排與自動化框架

    • 報文變量設(shè)置

    (3)dpdk-pktgen

    • pktgen命令講解

    • default.cfg配置文件分析

    • 120M bits/s的轉(zhuǎn)發(fā)速率

    (4)fio

    • ioengine的實現(xiàn)

    • ioengine_ ops的分析

    • iodepth的分析

    • spdk_ nvme的fio分析

    • spdk_ bdev的fio分析

    • spdk_ blob的ioengine實現(xiàn)

    • psync,io_ uring, libaio性能對比

    6.性能測試專欄

    (1)性能指標

    • 吞吐量bps

    • 拆鏈/建鏈pps

    • 并發(fā)

    • 最大時延

    • 最小時延

    • 平均時延

    • 負載

    • 包速fps

    • 丟包率

    (2)測試方法

    • 測試用例

    • vpp sandbox

    • perf3灌包

    • rfc2544


    以上是系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程內(nèi)容,需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)請掃碼添加秋香老師(備注gzh領(lǐng)取專屬大額優(yōu)惠券。

    幫助大家全面掌握DPDK的核心技術(shù)點:

    • DDOS防護

    • ovS虛擬交換機

    • VPP數(shù)據(jù)包處理框架

    • nff-go的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)框架

    • 網(wǎng)絡(luò)虛擬化virtio

    • spdk高效磁盤io讀寫

    • 用戶態(tài)協(xié)議棧

    • c1000k,c10m

    • ovs的二開

    那什么樣的程序員適合學(xué)習(xí)dpdk技術(shù)?

    • 計算機相關(guān)專業(yè),對底層技術(shù)原理感興趣的應(yīng)屆生;

    • 對網(wǎng)絡(luò)原理、dpdk、高性能網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的在職工程師;

    • 工作中從事dpdk/vpp/ovs等開發(fā)的工程師;

    • 有良好的計算機原理和底層技術(shù)基礎(chǔ),想往互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的桌面開發(fā),c++開發(fā)工程師等等

    課程目標崗位

    • 高級網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工程師

    • DPDK開發(fā)工程師

    • 云基礎(chǔ)開發(fā)工程師

    • NFV開發(fā)工程師

    • 高性能優(yōu)化工程師

    • 云產(chǎn)品研發(fā)工程師

    • SDN開發(fā)工程師

    至于學(xué)習(xí)效果怎么樣???

    自學(xué)的弊端:網(wǎng)上資料繁雜,知識零碎,看過之后容易很快就忘掉,遇到問題只能自己鉆研,有些很簡單的問題不知不覺就浪費了很多時間,除非你是定力耐心毅力非常強的人,不然學(xué)習(xí)起來會沒有方向感,盲目的看書枯燥乏味耗時比較長,會導(dǎo)致沒有學(xué)習(xí)積極性失去信心與堅持下去的決心等等。總的來說自學(xué)不能說完全不行,只是適合少數(shù)人,自學(xué)的難度比報班系統(tǒng)學(xué)習(xí)一定是困難很多很多倍,多付出很多很多倍的。

    反之報班學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于:

    節(jié)約時間,知識串聯(lián):視頻學(xué)習(xí)老師會提取知識點講解出來比看書快了很多倍,并且理解起來比枯燥乏味的讀書更有意思,尤其計算機相關(guān)的理論知識更是繁瑣復(fù)雜交錯依附,報班會讓你更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí),知道前因后果來龍去脈,老師會把知識串聯(lián)起來交給你,配套的資料發(fā)給你,而不是獨立零散的知識點學(xué)習(xí),對于提升來說,是高效且快速的。

    老師答疑:遇到不懂得問題,老師會在自己看到的第一時間給到解答,24小時的答疑服務(wù),會大大節(jié)約了你的學(xué)習(xí)時間。老師在知識體系,課程內(nèi)容上,簡歷書寫,面試指導(dǎo),談薪技巧等等方面都有著豐富的經(jīng)驗,課程內(nèi)容也是由簡到難,源碼分析勾畫重點,不做無用功,會提供配套的學(xué)習(xí)資料,圖文并茂,講解上通俗易懂,技術(shù)慢慢深入串聯(lián),學(xué)員通過和老師的溝通交流從而輕松學(xué)習(xí),來達到自己想要達到的目標。

    時間自由學(xué)習(xí)高效:很多在職的開發(fā)人員除了日常上班大部分時間還要加班,對于提升自己都是擠時間,沒有完整的學(xué)習(xí)時間,這樣其實給自學(xué)增添了很大的難度,跟著視頻學(xué)習(xí)每日定好進度下班以后有固定的學(xué)習(xí)時間學(xué)習(xí)內(nèi)容,或者周末抽幾個小時整時間學(xué)習(xí),有方向感且高效。

    要說報班學(xué)習(xí)的弊端,那我只能想到一個,就是會有金錢上的一個付出,但是技術(shù)學(xué)會了是會跟隨你一輩子的,現(xiàn)在的付出可能就是以后你一個月的漲薪部分,這個賬怎么算都不會虧。投資自己 是風(fēng)險最低 收益最高的,在大環(huán)境中安于現(xiàn)狀才是井底之蛙,不斷學(xué)習(xí)提升自己才是程序員最需要做的,提升工作競爭力,讓自己在現(xiàn)在的公司被需要!

    現(xiàn)如今各行各業(yè)內(nèi)卷都很嚴重,不要說行業(yè)不行,而是大家越來越專業(yè),這個是行業(yè)發(fā)展的必然性,優(yōu)勝劣汰適者生存,時代在改變,不提高自己的核心競爭力就要出局。

    最后:

    給校招的小伙伴一句話:第一份工作不亞于一次高考,珍惜校招,社招的競爭是你目前想象不到的。能去大廠覺不妥協(xié),IT行業(yè)第一份工作背景越好,起點越高,后續(xù)發(fā)展空間越好!

    給那些1-3年的安于現(xiàn)狀的伙伴一句話:

    不要抱怨市場,不要安于現(xiàn)狀,在低端,往中端領(lǐng)域看,在中端往高端領(lǐng)域看。認知以及對自身的要求,都會有所改變。

    給那些擔(dān)心35歲的伙伴一句話:

    決定上限的不是年紀,而是技術(shù)。

    最后:希望學(xué)習(xí)路線對你有所幫助,希望碼農(nóng)的我們越來越好!

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