DPDK — OvS和 OvS-DPDK 的对比

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参考文献

https://networkbuilders.intel.com/docs/open-vswitch-enables-sdn-and-nfv-transformation-paper.pdf

OvS 架构

openvswitch.ko ：在内核态负责 “快速路径” 的数据转发。转发靠流表来完成，每一个流表都包含很多的匹配项（match fields）和相应的动作（actions）。

• match fields：定义了能够标识一个数据包的头部字段。
• actions：定义了能够对这个数据包操作的动作，比如：添加或去除 VLAN 标签、修改数据包的某个头部字段，以及控制数据包从端口的进出等等。

ovs-vswitchd：在用户态负责 “慢速路径” 的数据转发。

• ofproto：OpenFlow 交换机实现。
• netdev：和网络设备（包括物理的和虚拟的）交互的抽象接口层。
• dpif：用户空间数据转发路径的实现。

OvS-DPDK 架构

上图中的深色模块就是引入 DPDK 的相关模块。

• ofproto-dpif：实现了 ofproto 模块 API，直接操作 dpif 层。
• dpif-netdev：用户空间中 “快速路径” 的实现，它实现了 dpif 模块 API，可以直接操作 netdev 设备，能够实现数据包在用户空间的快速处理，减少和内核空间的切换开销。
• netdev-dpdk：应用 DPDK 库实现了 netdev 模块 API，提供了多种类型的接口，如下：
  • Physical ports（PMD）：使用 vfio 或者 igb_uio 实现的端口。
  • vHost（dpdkvhostuser and dpdkvhostcuse）：使用 librte_vhost 库实现的端口，用户可以基于这两种端口类型创建 vhost-user 和 vhost-cuse 端口来完成用户空间的数据转发，并且能够实现和 VM 的快速通信，只要提供 virtio 后端驱动 vhost 即可，virtio/vhost 被证实是用于 VM 通信的一套快速、安全、标准的接口。
  • dpdkr：使用 librte_ring 实现，用户可以基于这种端口类型创建 dpdk-ring 端口来完成用户空间的数据转发，它能够实现和 VM 之间快速的零拷贝通信（使用 IVSHMEM 或者其他进程间通信方式）。

OvS-DPDK 在 VNF 中的应用

1. DPDK 在宿主机中提供 OvS 数据平面，同时在 VNF 中加速网元应用。这种方案由于采用纯软件的形式实现，可编程灵活，DPDK 的参与也使得性能大大提高，基本可以媲美纯硬件的形式。

2. SR-IOV pNIC 直接将 VF 直通到 VNF 中，然后在 VNF 中使用 DPDK 进行加速。