報文處理中的主動和被動輪詢

報文處理中的主動和被動輪詢

如果你希望避免浪費CPU迴圈，當你沒有事情做時（例如，沒有報文等待處理），你應該調用pfring_poll()進行輪詢，當有報文需要處理時要求系統喚醒程式。如果你建立一個主動輪詢迴圈時，你可能希望做一些事情，就像下面：

while(<no packet available>) {usleep(1); }

 減少CPU迴圈花費（理論上）一小會（1ms）時間，最佳的實踐是usleep()指定的期間（或者你希望使用nanosleep()替代usleep()）。不幸的是，這並非如此。這些函數使用系統調用來實現sleep。一個簡單的系統調用的開銷相當低（例如，你能使用時間系統調用的測試程式測試它），每個調用通常會小於100ns，比我們希望的1us休眠更少。現在讓我們測量下usleep()和nanosleep()的精度，使用簡單的程式（sleep.c）。

#include <string.h>

#include <sys/time.h>

#include <stdio.h>

 

double delta_time_usec(struct timeval *now,struct timeval *before) {

 time_t delta_seconds;

 time_t delta_microseconds;

 

 delta_seconds      =now->tv_sec  - before->tv_sec;

 

 if(now->tv_usec > before->tv_usec)

    delta_microseconds = now->tv_usec - before->tv_usec;

 else

   delta_microseconds = now->tv_usec - before->tv_usec +1000000;  /* 1e6 */

 

 return((double)(delta_seconds * 1000000) + (double)delta_microseconds);

}

 

int main(int argc, char* argv[]) {

  inti, n = argc > 1 ? atoi(argv[1]) : 100000;

 static struct timeval start, end;

 struct timespec req, rem;

  inthow_many = 1;

 

 gettimeofday(&start, NULL);

  for(i = 0; i < n; i++)

   usleep(how_many);

 gettimeofday(&end, NULL);

 

 printf("usleep(1) took %f usecs\n", delta_time_usec(&end,&start) / n);

 

 gettimeofday(&start, NULL);

  for(i = 0; i < n; i++) {

   req.tv_sec = 0, req.tv_nsec = how_many;

   nanosleep(&req, &rem);

  }

 gettimeofday(&end, NULL);

 

 printf("nanosleep(1) took %f usecs\n",delta_time_usec(&end, &start) / n);

}

結果是不同的機器稍有變化，但是他們大約都在60usec左右。

# ./sleep

usleep(1) took 56.248760 usecs

nanosleep(1) took 65.165280 usecs

      這意味著使用usleep和nanosleep休眠1ms時，實際上它們休眠了大約60ms。該結果不是很驚訝，其它人早就發現了這個問題。

      在實際中這意味著什麼呢？我們知道在10G線速下，67ns要接收一個報文，休眠60usec意味著在這段時間中你可接收大約895個報文，你必須有更多的緩衝處理這種情況，否則會出現丟包的情況。它也表示你不能做任何輪詢，除了在緊急情況下使用純粹的主動輪詢（例如：在主動報文輪詢中不進行任何的usleep/nanosleep），例如：當你從兩個網路介面卡上對報文進行時間合并時。

      總結：主動輪詢不是很優雅，但是在高速下處理報文可能是強制性的，為了達到高速和精確的要求。PF_RING應用支援主動和被動輪詢。例如你使用的pfcount使用-a標識強制使用主動報文輪詢，因此（有些情況下）增加報文捕獲效能，代價是導致你的CPU核利用率100%（例如：當你使用主動輪詢時確保你也綁定你的應用到一個核上，在pfcount中你可以使用-g來完成）。

參考文檔

[1] PF_RING ZC(零拷貝）簡介

http://www.ntop.org/pf_ring/introducing-pf_ring-zc-zero-copy/

[2] 不是所有伺服器都一樣（DNA）三部分

http://www.ntop.org/pf_ring/not-all-servers-are-alike-with-dna/

http://www.ntop.org/pf_ring/not-all-servers-are-alike-with-pf_ring-zcdna-part-2/

http://www.ntop.org/pf_ring/not-all-servers-are-alike-with-pf_ring-zcdna-part-3/

[3] 應用之間如何使用PF_RING平衡流量

http://www.ntop.org/pf_ring/how-to-balance-mobile-traffic-across-applications-using-pf_ring/

[4] 使用n2disk和PF_RING構建一個廉價的2*10Gbit（繼續）報文記錄器

http://www.ntop.org/n2disk/building-a-cheap-2x10-gbit-continuous-packet-recorder-using-n2disk-and-pf_ring/

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