E1000零拷貝網(wǎng)卡驅(qū)動課件

基于直接DMA內(nèi)存訪問的

高速網(wǎng)卡驅(qū)動MSN：MAIL：產(chǎn)品名稱：DMA網(wǎng)卡驅(qū)動功能：高性能發(fā)送/接收網(wǎng)卡以太網(wǎng)包。支持平臺：linux2.4支持硬件：Intel8254Xe1000千兆系列[收發(fā)]卡等

開發(fā)背景網(wǎng)絡(luò)入侵檢測、病毒監(jiān)控、防火墻、網(wǎng)絡(luò)實時控制等應(yīng)用需要實時高速獲取和分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)發(fā)包高速網(wǎng)絡(luò)的帶寬增長迅速：1Gb以太網(wǎng)-10Gb以太網(wǎng)現(xiàn)有的計算機操作系統(tǒng)限制導(dǎo)致收包能力跟不上網(wǎng)卡本身的處理能力。傳統(tǒng)Linux網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包接收過程網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包，通過DMA傳送到主機網(wǎng)卡向主機發(fā)送硬件中斷硬件中斷程序?qū)?shù)據(jù)包copy到sk_buff結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)入接收隊列軟中斷處理程序?qū)?shù)據(jù)包按協(xié)議分發(fā)用戶程序通過系統(tǒng)調(diào)用將數(shù)據(jù)包拷貝到用戶空間用戶程序進行分析處理網(wǎng)卡Internet核心隊列用戶緩沖區(qū)協(xié)議棧DMA緩沖PF_PACKET隊列軟中斷硬中斷應(yīng)用程序用戶空間核心空間傳統(tǒng)收包方式的性能分析模塊函數(shù)耗時率/%NetFilteript-do-table21.1輸出隊列qdisc-restart8.97NetFilternf-hook-slow7.23Ethernet協(xié)議棧eth-type-trans6.42Sk-buff管理-kfree-skb5.84IP協(xié)議棧ip-rcv5.66DMA網(wǎng)卡驅(qū)動的關(guān)鍵技術(shù)將大容量的用戶內(nèi)存空間映射到網(wǎng)卡DMA空間。修改網(wǎng)卡驅(qū)動接口，直接使用用戶空間緩沖。增加系統(tǒng)調(diào)用，喚醒應(yīng)用程序接收和處理數(shù)據(jù)包。使用模塊技術(shù)，不需要重新編譯核心。DMA網(wǎng)卡驅(qū)動的收包處理過程OS應(yīng)用網(wǎng)卡OS旁路DMA網(wǎng)卡驅(qū)動的發(fā)包處理過程分配用戶內(nèi)存，填寫包體設(shè)置包標(biāo)志為發(fā)送調(diào)用發(fā)送函數(shù)，放入發(fā)送隊列減少拷貝次數(shù)，提高性能應(yīng)用展望 完全用戶空間的協(xié)議棧實現(xiàn),不再受限于核心編程環(huán)境?；谟脩艨臻g的防火墻、路由器、NAT、IDS、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。提供源代碼，結(jié)構(gòu)清晰，容易二次開發(fā)。典型應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞湫蛻?yīng)用XX公司局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品XX公司匯聚層