Увеличение пропускной способности и минимизация задержки с помощью прямой маршрутизации между ядром и пространством пользователя
В мире высокопроизводительных сетей обработка пакетов играет жизненно важную роль в обеспечении оптимальной передачи данных. В связи с растущим спросом на более быстрые и эффективные сети сетевые инженеры и разработчики постоянно ищут инновационные решения для повышения производительности обработки пакетов. Сетевой стек Linux, хотя и мощный и универсальный, может привести к значительным накладным расходам при обработке пакетов из-за сложных уровней протоколов и служб. Эти накладные расходы становятся узким местом при работе с высокоскоростными сетями, что приводит к задержке и снижению пропускной способности. Однако, используя BPF, низкоуровневую виртуальную машину в ядре Linux, можно обойти определенные уровни сетевого стека или даже разгрузить его на NIC и добиться существенного повышения производительности.
BPF позволяет разработчикам писать и присоединять пользовательские программы к различным сетевым ловушкам в ядре, что позволяет им фильтровать, изменять или отбрасывать пакеты на ранней стадии обработки. За счет перехвата пакетов на более низком уровне до того, как они пройдут через сетевой стек хоста, становится возможным выполнять над ними высокоэффективные и специализированные операции обработки. Этот детальный контроль над обработкой пакетов не только повышает производительность, но и открывает возможности для реализации расширенных сетевых функций и оптимизации.
Если вы заинтересованы в более глубоком изучении происхождения BPF и стоящих за ним проектных решений, я написал обширный пост, в котором эти темы рассматриваются более подробно.
Эта технология, очевидно, не мощная и имеет свои недостатки, или, я бы сказал, отсутствие функций. Одна из них заключается в том, что разработчик весьма ограничен в плане того, что может и что не может быть выполнено в программе BPF, а это означает, что иногда нам все еще необходимо передавать пакеты программам пользовательского пространства, где приложение…
