[发明专利]基于Intel DPDK的网络数据包并行处理方法

说明书

本发明公开了一种基于Intel DPDK的网络数据包并行处理方法，步骤一，构建Intel DPDK运行环境；步骤二，创建内存池，创建用于接收网络数据包的RX内存环和用于发送网络数据包的TX内存环；步骤三，设置网络数据包调度策略，准备进行网络数据包调度；步骤四，创建多个工作线程，进行网络数据包的并行处理。本发明充分利用多核CPU的性能优势，通过无锁的数据结构设计，并行的网络处理框架，高效的网络数据包分发，实现网络数据包在多个CPU核上的并行处理。

技术领域

本发明涉及一种基于Intel DPDK的网络数据包并行处理方法，属于网络数据包处理技术领域。

背景技术

随着网络通信技术的发展，网络带宽迅速提高，1Gbit、10Gbit网络逐渐普及，40Gbit网络在电信运营商、大型企业级骨干网络中大规模应用。网络流量的指数级增长，对防火墙、IDS/IPS、应用网关等网络数据包分析处理类网络产品的性能提出了新的挑战。传统的网络数据包处理方法在高速网络环境下面临着丢包率高，延时大，系统负载高等问题，无法满足高速网络环境下的网络数据包实时处理。目前，业界主要有以下三种主流的方法：

1、PF_RING：是由ntop公司提出的一种高速网络数据包处理的软件解决方法。该方法通过在Linux系统网络协议栈中引入PF_RING协议族，并结合环形队列与内存映射技术，大幅提升了网络数据包的捕获速度。在1Gbit网络小包流量下，传统的基于PCAP的抓包方法，其捕包率只能达到20%左右，而采用了PF_RING之后，其捕包率能提高到70%左右。

2、DPDK：DPDK（Data Plane Development Kit，数据面开发套件）是Intel公司提出的一种高速网络数据包的软件开发套件，现已开源。前期主要支持采用Intel CPU及网卡的系统，现已支持IBM Power、ARM等其他CPU，以及部分非Intel的网卡。DPDK通过旁路Linux系统网络协议栈，直接对网卡进行读写，结合对多核CPU中不同内核的绑定，能够实现1Gbit网络小包流量下的线速收发。

3、硬件智能网卡：除了软件实现高速网络数据包处理的方法外，近几年，也出现了一些硬件解决方法。该方法主要是采用基于PCIe接口的硬件智能网卡，如基于Tilera的智能网卡，基于Cavium的智能网卡等。智能网卡上带有多核处理器、内存、物理网络接口，以及针对网络数据包处理进行特别设计的硬件加速单元等，通过智能网卡，直接实现对网络数据包的线速收发，从而能够大幅减轻智能网卡所在的宿主机的CPU负载。

网络数据包分析处理是集网络数据包捕获、分析处理、网络数据包发送于一体的综合应用。任何一个环节在性能上出现问题，都会严重影响整个应用的性能。上述的三种主流的方法中，PF_RING方法虽然大幅提升了捕包率，但还存在不少的丢包率，且CPU负载高，不能满足商业的应用需求；传统的基于DPDK方法主要侧重于数据包的线速收发，当加入对数据包的处理过程后，其性能会大幅下降，达不到数据包的线速接收、处理与发送；硬件智能网卡方法虽然能够显著降低宿主机CPU负载，但一方面需要额外配置价格昂贵的硬件智能网卡，另一方面，宿主机的CPU不能得到充分利用，浪费了资源，因此不适合普通的商业应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Intel DPDK的网络数据包并行处理方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于Intel DPDK的网络数据包并行处理方法，包括以下步骤，

步骤一，构建Intel DPDK运行环境；

步骤二，创建内存池，创建用于接收网络数据包的RX内存环和用于发送网络数据包的TX内存环；

步骤三，设置网络数据包调度策略，准备进行网络数据包调度；

步骤四，创建多个工作线程，进行网络数据包的并行处理。