DPDK编程指南(翻译)( 二十二)

22.DPDK功能的线程安全

DPDK由几个库组成。这些库中的某些功能可以同时被多个线程安全地调用,而另一部分则不能。 本节介绍开发人员在构建自己的应用程序时考虑这些问题。

DPDK的运行时环境通常是每个逻辑核上的单个线程。但是,在某些情况下,它不仅是多线程的,而且是多进程的。通常,最好避免在在线程和/或进程之间共享数据结构。如果不可能,则执行块必须以线程安全的方式访问数据。可以使用诸如原子操作或锁的机制,这将允许执行块串行操作。但是,这可能会对应用程序的性能产生影响。

22.1.快速路径API

在数据面中运行的应用程序对性能敏感,但这些库中的某些函数可能不会多线程并发调用。PMD中的Hash,LPM和mempool库以及RX / TX都是这样的例子。

通过设计,Hash和LPM库线程不安全,不能并行调用,以保持性能。然而,如果需要,开发人员可以在这些库之上添加封装层以提供线程安全性。在所有情况下都不需要锁,并且在哈希和LPM库中,可以在多个线程中并行执行值的查找。但是,当访问单个哈希表或LPM表时,添加,删除或修改值不能不使用锁在多个线程中完成。锁的另一个替代方法是创建这些表的多个实例,允许每个线程自己的副本。

PMD的RX和TX是DPDK应用程序中最关键的方面,建议不要使用锁,因为它会影响性能。但是请注意,当每个线程在不同的NIC队列上执行I/O时,这些功能可以安全地从多个线程使用。如果多个线程在同一个NIC端口上使用相同的硬件队列,则需要锁定或某种其他形式的互斥。

Ring库的实现基于无锁缓冲算法,保持其原有的线程安全设计。此外,它可以为多个或单个消费者/生产者入队/出队操作提供高性能。mempool库基于DPDK无锁ring库,因此也是多线程安全的。

22.2.非性能敏感API

在第25.1节描述的性能敏感区域之外,DPDK为大多数其他库提供线程安全的API。例如,malloc和memzone功能可以安全地用于多线程和多进程环境中。

PMD的设置和配置不是性能敏感的,但也不是线程安全的。在多线程环境中PMD设置和配置期间的多次读/写可能会被破坏。由于这不是性能敏感的,开发人员可以选择添加自己的层,以提供线程安全的设置和配置。预计在大多数应用中,网络端口的初始配置将由启动时的单个线程完成。

22.3.库初始化

建议DPDK库在应用程序启动时在主线程中初始化,而不是随后在转发线程中初始化。但是,DPDK会执行检查,以确保库仅被初始化一次。如果尝试多次初始化,则返回错误。
在多进程情况下,共享内存的配置信息只能由primary process初始化。此后,primary process和secondary process都可以分配/释放最终依赖于rte_malloc或memzone的任何内存对象。

22.4.中断线程

DPDK在轮询模式下几乎完全用于Linux用户空间。对于诸如接收PMD链路状态改变通知的某些不经常的操作,可以在主DPDK处理线程外部的附加线程中调用回调。这些函数回调应避免操作也由普通DPDK线程管理的DPDK对象,如果需要这样做,应用程序就可以为这些对象提供适当的锁定或互斥限制。

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