现在很多人都在诟病Linux内核协议栈收包效率低,不管他们是真的懂还是一点都不懂只是听别人说的,反正就是在一味地怼Linux内核协议栈,他们的武器貌似只有DPDK。
但是,即便Linux内核协议栈收包效率真的很低,这是为什么?有没有办法去尝试着优化?而不是动不动就DPDK。
我们从最开始说起。
Linux内核作为一个通用操作系统内核,脱胎于UNIX那一套现代操作系统理论。
但一开始不知道怎么回事将网络协议栈的实现塞进了内核态,从此它就一直在内核态了。既然网络协议栈的处理在内核态进行,那么网络数据包必然是在内核态被处理的。无论如何,数据包要先进入内核态,这就涉及到了进入内核态的方式:
外部可以从两个方向进入内核-从用户态系统调用进入或者从硬件中断进入。
也就是说,系统在任意时刻,必然处在两个上下文中的一个:
进程上下文
中断上下文 (在非中断线程化的系统,也就是任意进程上下文)
收包逻辑的协议栈处理显然是自网卡而上的,它显然是在中断上下文中,而数据包往用户进程的数据接收处理,显然是在应用程序的进程上下文中, 数据包通过socket在两个上下文中被转接。
在socket层的数据包转接处,必然存在着一个队列缓存,这是一个典型的 生产者-消费者 模型,中断上下文的终点作为生产者将数据包入队,而进程上下文作为消费者从队列消费数据包