Details

Предметом выпускной квалификационной работы являются характе- ристики производительности и эффективности использования ресурсов при ре- ализации механизмов пакетной фильтрации с применением механизмов BPF, DPDK и netmap в операционной системе FreeBSD. Цель исследования: сравнительный анализ производительности меха- низмов низкоуровневой обработки сетевых пакетов в операционной системе FreeBSD и определение наиболее эффективного подхода на серверной платфор- ме. В работе рассмотрены особенности штатного сетевого стека FreeBSD, ме- ханизмов BPF, netmap и DPDK, а также основные источники накладных расхо- дов при низкоуровневой обработке сетевых пакетов. Разработан программный модуль, реализующий простую пересылку Ethernet-кадров и пересылку с па- кетной фильтрацией поверх исследуемых механизмов. Организован тестовый стенд с интерфейсами 1 Gbit/s и 10 Gbit/s, проведены измерения пропускной способности, скорости обработки пакетов, задержки, потерь и загрузки CPU. По результатам экспериментов установлено, что наибольшую производи- тельность и минимальную среднюю задержку обеспечивает DPDK. Netmap по- казал высокую производительность и во многих режимах приблизился к DPDK, особенно на средних и крупных пакетах. BPF оказался наиболее универсаль- ным, но менее производительным механизмом, особенно при обработке корот- ких пакетов на интерфейсах 10 Gbit/s.

Предметом выпускной квалификационной работы являются характе- ристики производительности и эффективности использования ресурсов при ре- ализации механизмов пакетной фильтрации с применением механизмов BPF, DPDK и netmap в операционной системе FreeBSD. Цель исследования: сравнительный анализ производительности меха- низмов низкоуровневой обработки сетевых пакетов в операционной системе FreeBSD и определение наиболее эффективного подхода на серверной платфор- ме. В работе рассмотрены особенности штатного сетевого стека FreeBSD, ме- ханизмов BPF, netmap и DPDK, а также основные источники накладных расхо- дов при низкоуровневой обработке сетевых пакетов. Разработан программный модуль, реализующий простую пересылку Ethernet-кадров и пересылку с па- кетной фильтрацией поверх исследуемых механизмов. Организован тестовый стенд с интерфейсами 1 Gbit/s и 10 Gbit/s, проведены измерения пропускной способности, скорости обработки пакетов, задержки, потерь и загрузки CPU. По результатам экспериментов установлено, что наибольшую производи- тельность и минимальную среднюю задержку обеспечивает DPDK. Netmap по- казал высокую производительность и во многих режимах приблизился к DPDK, особенно на средних и крупных пакетах. BPF оказался наиболее универсаль- ным, но менее производительным механизмом, особенно при обработке корот- ких пакетов на интерфейсах 10 Gbit/s.