“骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍，” —— 荀子

DPDK高性能的原理

我们用 Java、Go 或 Python 编写的应用都跑这些‘看不见’的程序损耗往往就是拖慢程序响应的元凶,下图是数据包进入使用者态应用程序的流程图。

graph TD subgraph External_World Packet) end subgraph Kernel_Space NIC Driver Stack KBuffer end subgraph User_Space UBuffer App end Packet --> NIC NIC --> Driver Driver --> Stack Stack --> KBuffer %% 主要开销点 KBuffer -- "程序调用 " --> UBuffer UBuffer --> App style KBuffer fill:#ff9966 style UBuffer fill:#ff9966

DPDK 框架通过 UIO 或 VFIO 驱动屏蔽了标准的内核协议栈，将网卡控制权直接接管至使用者态。利用 技术配合大页内存，DPDK 实现了真正的零拷贝机制。 数据包无需经过内核协议栈的层层拆解，而是直接从物理网卡投送至预分配的使用者态内存空间。从而彻底消除了上下文切换与数据搬运的性能损耗。流程图如下这方面，

graph TD %% 外部层 Packet) --> NIC %% 内核空间 subgraph Kernel NIC -.->|.传统中断驱动| Driver Driver --> Stack Stack --> KBuf end %% 使用者空间 subgraph User HugePage DPDK_App end %% DPDK 截流方法 NIC ==>. 截流直达| HugePage HugePage -->|零拷贝指针| DPDK_App %%样式美化 style NIC fill:#f9f。stroke:# style HugePage fill:#00ffff,stroke:# style KBuf fill:#ccc,color:#

虽然数据包通过上述方式直接进入到了使用者态节省了很多开销,但是由于没有进入内核没法使用内核function比如listen、accept、recv和send,而且由于是直接进入的内核这代表着你需要自己实现协议stack交互例如arprequest/reply;ICMP或者TCP protocol stack甚至为了高性能还得维护自己的arp table和路由表这让开发成本变得困难起来。