DPDK

3. 기술적 특징

DPDK는 환경 추상화 계층(EAL)을 통해 특정 하드웨어 및 소프트웨어 환경에 맞는 라이브러리 집합을 제공한다.^[36] EAL은 환경 관련 세부 정보를 숨기고, 라이브러리에 사용 가능한 하드웨어 가속기 및 기타 하드웨어와 운영 체제(리눅스, FreeBSD) 요소에 대한 표준 프로그래밍 인터페이스를 제공한다. 개발자는 특정 환경을 위한 EAL이 만들어지면 라이브러리에 링크하여 자신의 응용 프로그램을 만들 수 있다.

DPDK는 빠른 데이터 플레인 성능을 위해 낮은 오버헤드(low overhead) run-to-completion 모델을 구현했고, 폴링을 통해 장치에 접근하여 인터럽트 처리의 성능 오버헤드를 제거하였다. 또한, 커널 및 커널-사용자 복사를 제거하여 사용자 공간에서 파이프라인, 스테이지, 이벤트 구동 또는 하이브리드 모델을 구현할 수 있다. NIC/정규 표현식/가속기의 하드웨어 지원, 대량 성능을 위해 지능형 스토리지 가속(ISA)를 활용하도록 향상된 라이브러리^[9]는 인터럽트의 성능 오버헤드를 제거하는 데 도움이 된다.

DPDK에는 소프트웨어 아키텍처의 모범 사례, 데이터 구조 설계 및 스토리지에 대한 팁, 응용 프로그램 프로파일링 및 성능 튜닝 유틸리티, 일반적인 네트워크 성능 결함을 해결하는 팁을 강조하는 소프트웨어 예제가 포함되어 있다.

3. 1. 환경 추상화 계층 (EAL: Environment Abstraction Layer)

3. 2. 폴링 모드 드라이버 (PMD: Poll Mode Driver)

3. 3. 메모리 관리

• 큐 관리자: 락이 없는 큐(lockless queues)를 구현한다.
• 버퍼 관리자: 고정 크기 버퍼를 미리 할당한다.
• 메모리 관리자: 메모리에 오브젝트 풀을 할당하고 링을 사용하여 빈(free) 오브젝트를 저장한다. 모든 DRAM 채널에 객체가 균등하게 분산되도록 한다.
• 폴 모드 드라이버(PMD): 비동기 통보 없이 동작하도록 설계되어 부하를 줄인다.
• 패킷 프레임워크: 패킷 처리 개발을 돕는 라이브러리 집합이다.

3. 4. 큐 관리

3. 5. 기타 기능

4. 라이브러리 및 플러그인

DPDK는 데이터 평면 라이브러리와 최적화된 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC) 드라이버를 포함하며, 여기에는 다음이 포함된다:^[11]

• 락이 없는 큐, 버퍼, 메모리 관리자
• 폴 모드 드라이버(PMD)
• 패킷 프레임워크

4. 1. 라이브러리

• 락이 없는 큐를 구현하는 큐 관리자
• 고정 크기 버퍼를 미리 할당하는 버퍼 관리자
• 메모리에 객체 풀을 할당하고 자유 객체를 저장하기 위해 링을 사용하는 메모리 관리자; 모든 DRAM 채널에서 객체가 동일하게 분산되도록 보장
• 비동기 알림 없이 작동하도록 설계되어 오버헤드를 줄이는 폴 모드 드라이버(PMD)
• 패킷 처리를 개발하는 데 도움이 되는 라이브러리 집합인 패킷 프레임워크

4. 2. 플러그인

• `librte_pmd_vmxnet3.so`는 Vmxnet3 반가상화 NIC를 지원하는 PMD 이더넷 계층을 제공한다. 네이티브 DPDK에서 전체 VMXNET3 지원으로 대체되었다.
• `librte_pmd_memnic_copy.so`는 패킷의 두 번의 메모리 복사를 기반으로 하는 공유 메모리를 통해 가상 PMD 이더넷 계층을 제공한다.

5. 생태계 및 활용 사례

DPDK는 리눅스 재단 산하의 오픈 소스 프로젝트로, 운영 위원회와 기술 위원회의 관리를 받으며 발전하고 있다.^[13] 인텔을 비롯한 여러 기업들이 DPDK를 지원하며, 다양한 활용 사례를 보여준다. (자세한 내용은 하위 섹션 참조)

5. 1. 지원 기업

• 6WIND^[14]
• ALTEN Calsoft Labs^[15][16]
• Advantech^[17]
• Brocade^[18]
• Big Switch Networks
• Mellanox Technologies^[19]
• Radisys^[20]
• Tieto^[21]
• 윈드리버^[22]
• 래너 (Lanner Inc.)^[23]
• NXP^[24]

5. 2. 활용 사례

참조

_[1] 웹사이트 DPDK http://core.dpdk.org[...]
_[2] 뉴스 All Change for Packet Processing http://www.heavyread[...] Heavy Reading 2013
_[3] 뉴스 DPDK, switch and server ref designs push SDN ecosystem forward http://searchsdn.tec[...] SearchSDN 2013-04
_[4] 웹사이트 DPDK: Data Plane Development Kit – What it is http://dpdk.org/ 2016-03-29
_[5] 뉴스 DPDK Goes Open-Source http://embedded.comm[...] Intel Embedded Community 2013-05
_[6] 웹사이트 In Loving Memory: Venky Venkatesan, "The Father of DPDK" https://www.dpdk.org[...] 2022-05-12
_[7] 간행물 Data Plane Development Kit: Programmers Guide http://dpdk.org/doc/[...] DPDK Docs 2017-09
_[8] 웹사이트 How can DPDK access devices from user space? https://codilime.com[...] 2019-08-28
_[9] 웹사이트 How DPDK can Deflate your Data! https://www.snia.org[...] 2021-06-21
_[10] 웹사이트 VPP 105: Memory Management & DPDK APIs https://pantheon.tec[...] 2021-06-21
_[11] 간행물 Data Plane Development Kit Overview http://www.intel.com[...] Intel Communications Infrastructure Division 2012-12
_[12] 문서 Supported NICS http://dpdk.org/doc/[...]
_[13] 문서 DPDK Technical Board http://dpdk.org/abou[...]
_[14] 뉴스 6WIND Extends Portable Packet Processing Software to Support Data Plane Development Kit http://www.prweb.com[...] PRWeb 2011-09
_[15] 간행물 Calsoft Labs to offer professional services and support for Data Plane Development Kit http://www.calsoftla[...] ALTEN Calsoft Labs 2014-10-28
_[16] PDF https://builders.int[...] 2022-03
_[17] 뉴스 ATCA Blade Serves Up Xeon E5-2600 Processor http://www.cotsjourn[...] COTS Journal 2012-06
_[18] 문서 Brocade vRouter http://www.brocade.c[...]
_[19] 웹사이트 Data Plane Development Kit (DPDK) {{!}} Poll Mode Driver (PMD) https://www.mellanox[...] 2021-02-10
_[20] 뉴스 Radisys Delivers Industry's First 40G Solution for Data Plane Development Kit http://www.marketwat[...] MarketWatch 2012-09
_[21] 뉴스 Tieto provides professional software services and support for the Data Plane Development Kit https://www.dpdk.org[...] Tieto 2012-02
_[22] 뉴스 Wind River Delivers Support and Services for Data Plane Development Kit for High-Performance Packet Processing https://archive.toda[...] Reuters 2012-05
_[23] 간행물 Get Flying with the Data Plane Development Kit http://www.lannerinc[...] Lanner Electronics Inc. 2013-07-11
_[24] 간행물 NXP Platform support in Data Plane Development Kit http://core.dpdk.org[...]
_[25] 웹사이트 Further (a roadmap for pfSense) https://blog.pfsense[...] Electric Sheep Fencing LLC. 2015-04-21
_[26] 웹사이트 VPP fd.io https://wiki.fd.io/v[...] Linux Foundation 2016-12-29
_[27] 웹사이트 VPP 105: Memory Management & DPDK APIs https://pantheon.tec[...] 2021-06-21
_[28] 웹사이트 TRex https://trex-tgn.cis[...] Cisco Systems 2016-12-29
_[29] 뉴스 Network acceleration with DPDK https://lwn.net/Arti[...] lwn.net 2017-07
_[30] 뉴스 Userspace Networking with DPDK https://www.linuxjou[...] Linux Journal 2018-04
_[31] 문서 DPDK in depth http://docs.wixstati[...] Kernel TLV 2018-08
_[32] 뉴스 All Change for Packet Processing http://www.heavyread[...] Heavy Reading 2013
_[33] 뉴스 Intel DPDK, switch and server ref designs push SDN ecosystem forward http://searchsdn.tec[...] SearchSDN 2013-04
_[34] 웹인용 DPDK: Data Plane Development Kit – What it is http://dpdk.org/ dpdk.org 2015-03-16
_[35] 뉴스 DPDK Goes Open-Source http://embedded.comm[...] Intel Embedded Community 2013-05
_[36] 간행물 Intel® Data Plane Development Kit: Programmers Guide http://www.intel.com[...] Intel Corporation 2012-11
_[37] 웹인용 Data Plane Development Kit Overview http://www.intel.com[...] Intel Communications Infrastructure Division 2012-12
_[38] 웹인용 Supported NICs in DPDK doc http://dpdk.org/doc/[...]