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数据接收全流程图（物理网卡 → 应用层）

news 来源：原创 2025/5/16 20:42:43

以下是 DPDK + VPP 在 Linux 系统中从网卡收包到应用层的完整数据流程图及分步解析，结合了内核旁路和用户态协议栈的协同工作：

数据接收全流程图（物理网卡 → 应用层）

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|                                   Linux 系统                                       |
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|                                                                                    |
|  +------------+   DMA    +-------------+   Zero-Copy    +---------------------+    |
|  | 物理网卡     | ------> | DPDK PMD     | ------------> | DPDK RX队列          |    |
|  | (NIC)       | <------ | (Poll Mode   | <------------ | (rte_eth_rx_burst)   |    |
|  +------------+  中断屏蔽 +-------------+   轮询         +---------------------+    |
|                                                                 |                  |
|                                                                 v                  |
|  +---------------------+  共享内存   +------------------+  向量化传递  +--------+   |
|  | DPDK内存池           | <--------> | VPP输入节点       | ----------> | VPP    |   |
|  | (rte_mempool/mbuf)   |            | (ethernet-input)  |             | 图节点 |   |
|  +---------------------+            +------------------+             +--------+   |
|                                                                 |                  |
|                                                                 v                  |
|  +------------------+  协议解析  +------------------+  路由决策  +-------------+    |
|  | VPP协议栈处理      | --------> | L3/L4处理         | --------> | 转发/本地交付 |    |
|  | (ip4-input, etc.) |           | (NAT, ACL, etc.) |           | (local-node)|    |
|  +------------------+           +------------------+           +-------------+    |
|                                          |                                        |
|                                          v                                        |
|  +------------------+  Socket API  +------------------+  系统调用  +-----------+   |
|  | 应用层Socket      | <----------- | VPP Socket层     | <-------- | 用户应用   |   |
|  | (TCP/UDP)        |              | (vcl, session)   |           | (如Nginx)  |   |
|  +------------------+              +------------------+           +-----------+   |
|                                                                                    |
+------------------------------------------------------------------------------------+

关键步骤详解

1. 网卡到DPDK（内核旁路）

  • 物理层：

    • 网卡通过 DMA 将数据包写入预分配的 DPDK内存池（rte_mempool）。

    • 中断屏蔽：DPDK禁用网卡中断，改用主动轮询（rte_eth_rx_burst）。

  • 零拷贝：

    • 数据包始终驻留在用户态内存（rte_mbuf），避免内核拷贝。

2. DPDK到VPP输入节点

  • 向量化传递：

    • DPDK批量接收的数据包（如64个）通过 共享内存 传递给VPP的 ethernet-input 节点。

  • 协议识别：

    • VPP解析以太网头，决定下一跳节点（如 ip4-input 或 ip6-input）。

3. VPP协议栈处理

  • L3/L4处理：

    • IP层：路由查找（FIB）、分片重组。

    • 传输层：TCP/UDP校验、NAT转换（如 nat44-in2out 节点）。

  • 本地交付判断：

    • 若目的IP为本地，数据包进入 local-node 节点，准备提交给应用层。

4. VPP到应用层

  • Socket抽象层：

    • VCL (VPP Communication Library)：提供兼容Linux Socket的API（如 socket()、recv()）。

    • Session层：管理连接状态（类似内核的 struct sock）。

  • 数据交付：

    • 应用调用 recv() 时，VCL从VPP的Session层直接获取数据，无需经过内核协议栈。

性能优化点

  1. 全用户态路径：

    • 从网卡到应用全程无内核参与，减少上下文切换。

  2. 批处理与向量化：

    • DPDK和VPP均以批量方式处理数据包（如每次处理64个包）。

  3. 内存池化：

    • rte_mempool 复用内存块，避免动态分配开销。

  4. CPU亲和性：

    • 绑定DPDK轮询线程和VPP Worker线程到独立CPU核。

与传统内核协议栈的对比

步骤DPDK + VPP传统内核协议栈
数据接收用户态轮询（零拷贝）中断 + NAPI（内核拷贝）
协议处理用户态向量化节点内核逐层处理（ip_rcv, tcp_v4_rcv）
Socket通信VCL库直接对接VPP内核Socket缓冲区拷贝
延迟微秒级毫秒级
吞吐量1M+ PPS/core100K~500K PPS/core

典型应用场景

  1. 高性能代理（如Nginx）：

    • VPP替代内核TCP栈，Nginx通过VCL库直接接收HTTP请求。

  2. 金融交易系统：

    • 微秒级延迟处理市场数据（UDP组播 + VPP快速转发）。

  3. 5G UPF：

    • GTP-U解封装后直接转发至用户态应用。

调试命令示例

  • 查看VPP数据流：

    bash

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    vpp# show trace                  # 追踪数据包路径
vpp# show session                # 查看当前连接

  • 监控DPDK统计：

    bash

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    dpdk-proc-info --mempool-stats   # 内存池使用情况

如果需要更深入的特定环节（如VCL实现细节或NAT性能优化），可进一步展开！

一个系统既有Linux 内核又有，vpp，tcp通信是如何确定数据是走的vpp还是Linux内核协议栈呢

在一个同时运行 Linux 内核协议栈 和 VPP（用户态协议栈） 的系统中，TCP/IP 通信路径的选择取决于 网络接口绑定、路由规则、应用配置 等多个因素。以下是决定数据流走向的核心机制和配置方法：

1. 关键区分因素

因素走 VPP走 Linux 内核协议栈
网卡绑定网卡由 DPDK 接管（如绑定 igb_uio）网卡由内核驱动管理（如 igb）
应用 Socket 类型使用 VPP 的 VCL (VPP Communication Library)标准 Linux Socket API（如 AF_INET）
路由规则VPP 控制的路由表（FIB）内核路由表（ip route）
接口 IP 配置IP 地址配置在 VPP 接口（set int ip）IP 地址配置在内核接口（ip addr）

2. 具体控制方法

(1) 网卡绑定与归属

  • VPP 接管网卡：

    bash

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    # 使用 DPDK 绑定网卡（如 eth0）到用户态，脱离内核控制
sudo dpdk-devbind.py --bind=igb_uio eth0

    • 此后，该网卡的数据包 不再进入内核协议栈，只能通过 VPP/DPDK 处理。

  • 内核保留网卡：

    • 未绑定 DPDK 的网卡（如 eth1）仍由内核驱动管理，走传统协议栈。

(2) 应用层 Socket 选择

  • 走 VPP 的通信：

    • 应用需链接 VCL 库，替换标准 Socket 调用：

      c

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      #include <vcl/vppcom.h>
int fd = vppcom_socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    • 适用场景：高性能代理（如 Nginx 适配 VPP）、自定义用户态协议栈。

  • 走内核的通信：

    • 使用标准 glibc Socket API：

      c

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      #include <sys/socket.h>
int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
(3) 路由与 IP 配置

  • VPP 路由控制：

    bash

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    vpp# set int ip address dpdk0 192.168.1.1/24
vpp# ip route add 10.0.0.0/8 via 192.168.1.2

    • 目标地址匹配 VPP 路由表时，数据由 VPP 转发。

  • 内核路由控制：

    bash

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    sudo ip addr add 192.168.1.1/24 dev eth1
sudo ip route add default via 192.168.1.2

    • 目标地址匹配内核路由表时，走内核协议栈。

(4) 混合场景的流量引导

  • KNI (Kernel NIC Interface)：

    • 允许 VPP 将特定流量转发到内核：

      bash

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      vpp# create interface kni name kni0
vpp# set interface ip address kni0 10.0.0.1/24

    • 用途：需要内核处理的管理流量（如 SSH、DNS）。

  • 策略路由：

    • 使用 ip rule 按源IP/端口选择路径：

      bash

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      sudo ip rule add from 192.168.1.100 table 100  # 走 VPP
sudo ip rule add from 192.168.1.200 table 200  # 走内核

3. 典型场景示例

场景 1：高性能 Web 服务器

  • 目标：让 Nginx 通过 VPP 处理 HTTP 流量。

  • 配置：

    1. 绑定物理网卡到 DPDK（脱离内核）。

    2. 在 VPP 中配置 IP 和路由。

    3. 重新编译 Nginx，链接 VCL 库替代标准 Socket。

场景 2：混合流量处理

  • 目标：业务流量走 VPP，管理流量走内核。

  • 配置：

    1. 保留一个物理网卡（如 eth1）给内核。

    2. 通过 KNI 将 VPP 的管控流量（如 ICMP）转发到内核。

    3. 使用策略路由区分流量类型。

4. 检查数据流路径的工具

  • 确认网卡归属：

    bash

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    sudo dpdk-devbind.py --status  # 查看网卡是否被 DPDK 绑定

  • 查看 VPP 接口状态：

    bash

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    vpp# show interface

  • 内核路由表：

    bash

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    ip route show

  • 抓包验证：

    • VPP 路径：vpp# trace add dpdk-input 10

    • 内核路径：tcpdump -i eth1

5. 总结

  • 数据走 VPP：网卡绑定 DPDK + 应用使用 VCL + VPP 路由配置。

  • 数据走内核：网卡未绑定 DPDK + 标准 Socket + 内核路由配置。

  • 混合路径：通过 KNI 或策略路由动态分流。

通过合理配置，可以精确控制哪些流量由 VPP 加速，哪些仍需内核处理，兼顾性能与兼容性。

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阿里云DNS服务器不可用怎么办?dns可以随便改吗? 当DNS服务器不可用时&#xff0c;可能导致无法访问网站或网络服务。以下是常见的解决方法&#xff1a; 1. 检查网络连接 确保设备已连接到互联网&#xff08;如Wi-Fi或有线网络&#xff09;。 尝试访问其他网站或服务&#x…...

编程日记 2025/5/1 6:52:21

神经网络用于地震数据时空均匀插值的方法与开源资料

神经网络用于地震数据时空均匀插值的方法与开源资料 地震数据的不均匀采样是一个常见问题&#xff0c;神经网络提供了一种有效的解决方案。以下是关于如何使用神经网络进行地震数据时空均匀插值的概述和可用资源。 主要方法 1. 基于深度学习的插值方法 卷积神经网络(CNN)&a…...

编程日记 2025/5/1 6:52:20

线性微分方程与非线性微分方程

方程一 d x d t x \frac{dx}{dt} x dtdx​x 这是一个一阶线性常微分方程&#xff0c;可以直接分离变量求解。 将变量分离&#xff1a; d x x d t \frac{dx}{x} dt xdx​dt 两边积分&#xff1a; ∫ 1 x d x ∫ 1 d t ⇒ ln ⁡ ∣ x ∣ t C \int \frac{1}{x} \, dx \…...

编程日记 2025/5/16 20:25:10

Windows查看和修改IP，IP互相ping通

Windows系统 查看IP地址 winr 输入cmd 打开终端使用 ipconfig 或 ipconfig -all 命令查看当前网络 IPV4地址 Windows系统 修改IP地址 自动获取IP&#xff08;DHCP&#xff09;&#xff1a; 打开 控制面板&#xff0c;点击 网络和Internet。点击 网络和共享中心。选择 更改适配…...

编程日记 2025/5/1 6:51:16

ESP32开发之freeRTOS的信号量

什么是信号量信号量能干啥信号量的函数实例举例总结什么是信号量 简而言之，就是发出通知，接收通知的任务获得通知后去干啥啥。通知有多有少。自定义通知数量的，叫计数型信号量；只有有无（即“0”，“1”）通知的，叫二进制信号量。 信号量能干啥 资源管理：控制多个任务对…...

编程日记 2025/5/1 6:51:15

CRMEB-PRO系统定时任务扩展开发指南

适用场景 当系统内置定时任务类型无法满足业务需求时&#xff0c;开发者可通过本教程快速掌握自定义定时任务的扩展方法。本指南以"定时检测服务"为例&#xff0c;演示完整开发流程。 我想添加一个定时任务 ,而这里没有我需要的,我怎么来添加 比如我想添加一个定时检…...

编程日记 2025/5/1 6:51:14

单片机不同通信方式的适用场景

一、串口通信 UART 通信双方约定好波特率&#xff0c;每次发送一个字节(8位数据) 这种通信方式一共有2根线&#xff0c;且互相独立不受影响。 串口通信的缺点 二、RS232和RS485 优点是能够远距离传输信号 RS232达到30m RS485达到1000m 同时RS485还具有一对多的功能 三、S…...

编程日记 2025/5/1 6:51:13

【神经网络与深度学习】探索全连接网络如何学习数据的复杂模式，提取高层次特征

引言 全连接网络&#xff08;Fully Connected Network&#xff0c;FCN&#xff09;是深度学习中的重要架构&#xff0c;广泛用于模式识别、分类和回归任务。其强大的特征提取能力使其能够自动学习输入数据中的复杂模式&#xff0c;并逐步形成高层次特征。这种能力主要依赖于参…...

编程日记 2025/5/1 6:51:13

股指期货贴水对对冲的影响大吗？

如果你持有股票&#xff0c;又担心股市下跌&#xff0c;可能会想到用股指期货来“对冲风险”——比如买入股票的同时&#xff0c;卖出股指期货合约。但如果股指期货处于贴水状态&#xff08;期货价格低于现货价格&#xff09;&#xff0c;对冲效果会受影响吗&#xff1f; 一、…...

编程日记 2025/5/16 20:21:43

浙江大学 | DeepSeek系列公开课 | 当艺术遇见AI：科艺融合的前沿探索

今天要给大家分享一份由浙江大学出品的DeepSeek系列公开课第三季第一期&#xff0c;公开课的主题是当艺术遇见AI&#xff0c;科艺融合的新探索。本报告系统展示了浙江大学在艺术与人工智能融合领域的研究成果&#xff0c;涵盖古画修复流程、色彩复原技术、诗画融合模型、图像召…...

编程日记 2025/5/15 10:16:02

（Go Gin）Gin学习笔记（三）数据解析和绑定：结构体分析，包括JSON解析、form解析、URL解析，区分绑定的Bind方法

1. 数据解析和绑定 bind或bindXXX函数&#xff08;后文中我们统一都叫bind函数&#xff09;的作用就是将请求体中的参数值绑定到对应的结构体上&#xff0c;以方便后续业务逻辑的处理 1.1 JSON数据解析和绑定 客户端传参&#xff0c;后端接收并解析到结构体 package mainim…...

编程日记 2025/5/15 10:15:14

【JavaEE】网络原理之初识（1.0）

目录 ​编辑 局域网与广域网 IP地址和端口号 实现简单的服务器客户端交互 简单理解socket TCP和UDP的差别&#xff08;初识&#xff09; socket面对udp DatagramSocket API DatagramSocket 构造方法 DatagramSocket 方法&#xff1a; DatagramPacket API Data…...

编程日记 2025/5/1 6:50:09

Go与Cpp的本质区别

这个问题是我们经常听到的问题 常见的观点有 Go 与 C 的差异主要体现在设计哲学、内存管理、并发模型、语法特性及应用场景等方面&#xff0c;以下从多个维度进行详细对比&#xff1a; 一、‌内存管理机制‌ ‌C‌&#xff1a;需手动管理内存&#xff08;如 new/delete、智能…...

编程日记 2025/5/15 16:24:14

Vulkan 学习(16)---- 使用 VertexBuffer

Vertex Buffer 创建一个 VertexBuffer 存储 Vertex data&#xff0c;代替之前在 Shader 中使用固定顶点值的做法 Vertex Shader 修改 GLSL 的 VertexShader 如下: 注意这里指定了 input Vertex data 的 location 和 格式 #version 450 layout(location 0) in vec2 inPosit…...

编程日记 2025/5/1 6:50:08

论文阅读 2024 arxiv Comprehensive Assessment of Jailbreak Attacks Against LLMs

总目录 大模型安全相关研究&#xff1a;https://blog.csdn.net/WhiffeYF/article/details/142132328 Comprehensive Assessment of Jailbreak Attacks Against LLMs https://arxiv.org/pdf/2402.05668 https://www.doubao.com/chat/4015423571416834 速览 这篇论文是关于大…...

编程日记 2025/5/1 6:49:06

SIFT特征点检测

刚看完了SIFT特征点检测的原理&#xff0c;阅读的是两篇csdn博客&#xff0c;一个全面和一个最全面&#xff0c;不得不说&#xff0c;你俩写的都很全面&#xff0c;这么用心奉献知识的博主是全人类的财富。 现在用我这张笨拙的嘴先说一下我理解的流程 首先先将图像扩大一倍&a…...

编程日记 2025/5/1 6:49:05

开源模型应用落地-qwen模型小试-Qwen3-8B-快速体验-pipeline方式（二）

一、前言 阿里云最新推出的 Qwen3-8B 大语言模型，作为国内首个集成“快思考”与“慢思考”能力的混合推理模型，凭借其 80 亿参数规模及 128K 超长上下文支持，正在重塑 AI 应用边界。该模型既可通过轻量化“快思考”实现低算力秒级响应，也能在复杂任务中激活深度推理模式，以…...

编程日记 2025/5/1 6:49:04

Python os.path.join()路径拼接异常

问题 在使用os.path.join()对两个路径进行拼接&#xff0c;如&#xff1a;/University/School/和/Department/Class/进行拼接&#xff0c;最终的结果为/Department/Class/&#xff0c;而/University/School/却不知所踪。 import osos.path.join(“/University/School/”, “/…...

编程日记 2025/5/7 14:55:15

Flink之DataStream

Apache Flink 的 DataStream API 是用于 处理无限&#xff08;流&#xff09;或有限&#xff08;批&#xff09;数据流的核心编程模型&#xff0c;适用于事件驱动、实时分析、ETL 等场景。相比 Flink Table API&#xff0c;DataStream API 提供了更强的灵活性和底层控制能力。 …...

编程日记 2025/5/16 11:15:31