Linux高性能网络详解：从DPDK、RDMA到XDP

目录 222 章

1. 1部分 背景知识 1 字
2. 1章 计算机网络概述3 1 字
3. 1．1 计算机网络的定义和构成3 1 字
4. 1．2 计算机网络的体系结构4 1 字
5. 1．3 常见术语6 1 字
6. 2章 计算机硬件10 1 字
7. 2．1 中央处理器10 1 字
8. 2．1．1 处理器体系结构11 1 字
9. 2．1．2 Cache12 1 字
10. 2．1．3 NUMA17 1 字
11. 2．2 存储器19 1 字
12. 2．3 总线19 1 字
13. 2．4 网卡22 1 字
14. Linux操作系统25 1 字
15. 3．1 Linux操作系统的诞生和发展25 1 字
16. 3．2 用户态和内核态27 1 字
17. 3．3 虚拟地址、物理地址和页表28 1 字
18. 3．4 用户空间和内核空间30 1 字
19. 3．5 Linux内核的组成31 1 字
20. 3．5．1 Linux内核源代码的目录结构31 1 字
21. 3．5．2 Linux内核的主要组成部分32 1 字
22. 3．6 Linux设备驱动程序35 1 字
23. 软件和硬件之间传递信息的方式37 1 字
24. 4．1 寄存器37 1 字
25. 4．2 数据缓存38 1 字
26. 4．3 队列和描述符39 1 字
27. 4．4 中断43 1 字
28. 4．5 DMA46 1 字
29. 内核协议栈方案及其存在的问题47 1 字
30. 5．1 内核协议栈方案的工作过程47 1 字
31. 5．2 内核协议栈方案的数据流49 1 字
32. 5．3 内核协议栈方案的缺点50 1 字
33. 6．1 Corundum方案简介51 1 字
34. 6．2 Corundum的队列54 1 字
35. 6．3 Corundum的Linux网络设备驱动程序解析56 1 字
36. 6．3．1 驱动程序源码概览57 1 字
37. 6．3．2 驱动程序的编译和使用57 1 字
38. 6．3．3 驱动程序的加载和注册58 1 字
39. 6．3．4 驱动程序和设备的匹配59 1 字
40. 6．3．5 初始化阶段60 1 字
41. 6．3．6 打开网络接口72 1 字
42. 6．3．7 数据发送75 1 字
43. 6．3．8 中断处理81 1 字
44. 6．3．9 发送完成处理85 1 字
45. 6．3．10 数据接收89 1 字
46. 2部分 DPDK 1 字
47. 认识DPDK97 1 字
48. 7．1 为什么需要DPDK97 1 字
49. 7．2 DPDK体系结构98 1 字
50. 7．2．1 核心组件98 1 字
51. 7．2．2 轮询模式驱动100 1 字
52. 7．3 一个典型的DPDK应用程序102 1 字
53. DPDK的内存管理104 1 字
54. 8．1 影响数据包处理速度的内存问题104 1 字
55. 8．2 大页105 1 字
56. 8．2．1 在Linux系统中预留和配置大页105 1 字
57. 8．2．2 DPDK的大页管理106 1 字
58. 8．3 mempool111 1 字
59. 8．4 通道和rank113 1 字
60. 8．5 DPDK使用的内存管理技巧总结114 1 字
61. UIO——DPDK的基石115 1 字
62. 9．1 UIO驱动程序的构成115 1 字
63. 9．2 应用程序和UIO的交互方式118 1 字
64. 9．3 UIO驱动程序的API119 1 字
65. 9．4 DPDK如何使用UIO120 1 字
66. 10章 DPDK的基本使用方法123 1 字
67. 10．1 编译DPDK123 1 字
68. 10．2 使用dpdk-testpmd进行数据包转发测试123 1 字
69. 10．2．1 运行环境和连接方式124 1 字
70. 10．3 使用pktgen测试Mellanox ConnectX-4 LX 10G网卡132 1 字
71. 10．3．1 硬件环境132 1 字
72. 10．3．2 软件版本132 1 字
73. 10．3．3 安装Mellanox网卡驱动程序132 1 字
74. 10．3．4 编译和安装DPDK133 1 字
75. 10．3．5 “回环+转发”测试133 1 字
76. 10．3．6 编译pktgen138 1 字
77. 10．3．7 “外部发包+本地转发”测试138 1 字
78. 11章 测试和分析高性能网卡142 1 字
79. 11．1 关于DDR访问速率的思考和测试142 1 字
80. 11．1．1 硬件配置和软件版本143 1 字
81. 11．1．2 DDR理论速率144 1 字
82. 11．1．3 内存性能测试工具mbw145 1 字
83. 11．1．4 单核测试146 1 字
84. 11．1．5 多核测试148 1 字
85. 11．2 基于100G网卡的单核和多核测试150 1 字
86. 11．2．1 硬件配置150 1 字
87. 11．2．2 软件版本和配置150 1 字
88. 11．2．3 单核测试150 1 字
89. 11．2．4 双核测试152 1 字
90. 11．2．5 测试结果总结153 1 字
91. 11．3 使用Intel VTune Profiler定量分析DPDK154 1 字
92. 11．3．1 硬件环境和软件版本154 1 字
93. 11．3．2 Intel VTune Profiler的下载和安装155 1 字
94. 11．3．3 测试模型155 1 字
95. 11．3．4 重新编译安装DPDK155 1 字
96. 11．3．6 开始产生和发送数据包159 1 字
97. 11．3．7 统计和分析159 1 字
98. 第１2章 为Corundum编写DPDK驱动程序163 1 字
99. 12．1 Corundum DPDK驱动程序的组成164 1 字
100. 12．2 注册和打开调试日志164 1 字
101. 12．2．1 DPDK的日志级别164 1 字
102. 12．2．2 Corundum DPDK驱动程序的日志165 1 字
103. 12．3 Corundum DPDK驱动程序的注册167 1 字
104. 12．4 Corundum DPDK驱动程序的初始化168 1 字
105. 12．5 启动队列173 1 字
106. 12．6 数据发送176 1 字
107. 12．7 编写驱动程序时的注意事项179 1 字
108. 第3部分 RDMA 1 字
109. 13章 RDMA技术简介185 1 字
110. 13．1 RDMA的控制通路和数据通路185 1 字
111. 13．2 RDMA的优势188 1 字
112. 13．3 RDMA协议189 1 字
113. 13．3．1 InfiniBand190 1 字
114. 13．3．2 RoCE190 1 字
115. 13．3．3 iWARP192 1 字
116. 13．4 RDMA网络构成192 1 字
117. 13．5 LID和GID194 1 字
118. 13．5．1 LID194 1 字
119. 13．5．2 GID195 1 字
120. 14章 RDMA软件架构198 1 字
121. 14．1 rdma-core198 1 字
122. 14．2 内核RDMA子系统199 1 字
123. 14．3 RDMA软件架构总览201 1 字
124. 15章 RDMA基本元素202 1 字
125. 15．1 WQ和WQE202 1 字
126. 15．2 QP和QPN203 1 字
127. 15．3 CQ和CQN205 1 字
128. 15．4 WR和WC206 1 字
129. 15．5 RDMA基本元素总结207 1 字
130. 16章 RDMA基本操作类型及其配套机制208 1 字
131. 16．1 Send和Receive208 1 字
132. 16．2 RDMA Write209 1 字
133. 16．3 RDMA Read210 1 字
134. 16．4 其他RDMA操作类型212 1 字
135. 16．5 RDMA操作类型总结213 1 字
136. 16．6 Memory Region214 1 字
137. 16．6．1 MR的基本概念215 1 字
138. 16．6．2 MR的作用之一215 1 字
139. 16．6．3 MR的作用之二216 1 字
140. 16．6．4 MR的作用之三217 1 字
141. 16．7 PD218 1 字
142. 16．8 Doorbell机制219 1 字
143. 16．9 RDMA各种元素的实体形式220 1 字
144. 17章 RDMA传输服务222 1 字
145. 17．1 传输服务维度一——可靠 不可靠222 1 字
146. 17．2 传输服务维度二——连接 数据报223 1 字
147. 17．3 传输服务类型225 1 字
148. 18章 一个简单的RDMA应用程序229 1 字
149. 18．1 程序的执行和输出229 1 字
150. 18．2 代码执行流程230 1 字
151. 19章 RDMA主要元素的实现234 1 字
152. 19．1 分配PD234 1 字
153. 19．2 注册MR240 1 字
154. 19．2．1 代码执行流程分析240 1 字
155. 19．2．2 注册MR的具体工作242 1 字
156. 19．2．3 硬件查表获取MR物理地址的过程246 1 字
157. 19．2．4 MR相关的软硬件行为汇总248 1 字
158. 19．3 创建CQ249 1 字
159. 19．3．1 代码执行流程分析249 1 字
160. 19．3．2 CQ buffer的组织形式253 1 字
161. 19．3．3 CQ Context的组织形式255 1 字
162. 19．3．4 硬件获取CQE地址的过程257 1 字
163. 19．3．5 CQ相关的软硬件行为汇总258 1 字
164. 19．4 创建QP258 1 字
165. 19．4．1 代码执行流程分析258 1 字
166. 19．4．2 QP buffer的组织形式263 1 字
167. 19．4．3 QP Context的组织形式264 1 字
168. 19．5 修改QP265 1 字
169. 19．5．1 应用程序修改QP265 1 字
170. 19．5．2 代码执行流程分析267 1 字
171. 19．5．3 硬件获取WQE地址的过程270 1 字
172. 20章 进行一次数据传输272 1 字
173. 20．1 发起数据传输——RDMA Write272 1 字
174. 20．1．1 应用程序发起数据传输272 1 字
175. 20．1．2 代码执行流程分析273 1 字
176. 20．2 确认数据传输完毕——轮询CQ276 1 字
177. 20．3 软件和硬件行为汇总277 1 字
178. 21章 RoCEv2网卡的MAC、IP和GID279 1 字
179. 21．1 RoCEv2网卡的GID279 1 字
180. 21．2 向RoCEv2网卡配置自己的MAC、IP和GID281 1 字
181. 21．2．1 获取RoCEv2网卡自己的MAC281 1 字
182. 21．2．2 获取RoCEv2网卡自己的IP地址281 1 字
183. 21．2．3 配置RoCEv2网卡自己的0号GID281 1 字
184. 21．2．4 配置RoCEv2网卡自己的非0号GID282 1 字
185. 21．3 向RoCEv2网卡配置对端设备的MAC、IP和GID282 1 字
186. 21．3．3 向RoCEv2网卡配置对端设备的MAC地址284 1 字
187. 21．3．4 向RoCEv2网卡配置对端设备的IP地址285 1 字
188. 22章 RDMA性能测试工具—perftest286 1 字
189. 22．1 源码获取和安装286 1 字
190. 22．2 测试方法和注意事项286 1 字
191. 22．3 测试选项287 1 字
192. 22．4 简单的测试过程和结果呈现289 1 字
193. 第4部分 XDP 1 字
194. 23章 XDP简介293 1 字
195. 23．1 什么是BPF和eBPF293 1 字
196. 23．2 XDP系统架构294 1 字
197. 23．2．1 XDP程序的执行流程295 1 字
198. 23．2．2 BPF map297 1 字
199. 24章 XDP教程代码分析298 1 字
200. 24．1 xdp-tutorial代码获取和编译298 1 字
201. 24．2 基础课程299 1 字
202. 24．2．1 XDP程序的加载和卸载299 1 字
203. 24．2．2 按名称加载SEC301 1 字
204. 24．2．3 使用BPF map302 1 字
205. 24．2．4 多程序交流和共享304 1 字
206. 24．3 数据包处理课程308 1 字
207. 24．3．1 解析数据包308 1 字
208. 24．3．2 改写数据包311 1 字
209. 24．3．3 重定向313 1 字
210. 25章 简单的XDP性能测试319 1 字
211. 25．1 测试方法319 1 字
212. 25．2 测试流程和命令320 1 字
213. 25．3 测试结果321 1 字
214. 25．4 测试结果分析321 1 字
215. 26章 让网卡驱动程序支持XDP功能322 1 字
216. 26．1 XDP代码在网卡驱动中的位置322 1 字
217. 26．2 数据包的准备323 1 字
218. 26．3 返回值的处理323 1 字
219. 附录A 在Linux系统中查找各种核的对应关系325 1 字
220. 附录B 关于内存性能测试工具mbw的问题分析331 1 字
221. 附录C 简单分析memcpy的代码优化方法335 1 字
222. 附录D 用线性回归方法计算CPU频率338 1 字