思科vpp源码分析

思科VPP（Vector Packet Processing）是一个高性能的网络数据平面解决方案，广泛应用于现代网络架构中，特别是在网络功能虚拟化（NFV）领域。它采用了一种基于图的架构，使得网络功能可以通过连接不同节点（nodes）的方式来进行组合。本文将从源码层面深入分析思科VPP的架构、关键数据结构以及节点类型与调度方式。 1. 架构介绍： 1.1 线程模型： VPP采用多线程模型，主要分为四个核心线程：hqos（高性能QoS处理）、stats（统计信息更新）、worker（工作线程，用于执行节点处理）和main（主控制线程）。每个线程按照其功能进行分工，通过同步机制确保线程间的正确交互。线程模型的设计对于VPP的性能至关重要，因为合理地分配和调度线程负载直接影响着数据包的处理效率。 1.2 Node机制： VPP将整个数据包处理过程拆分成多个阶段，每个阶段对应一个节点（node），每个节点完成数据包的一部分处理工作。数据包从输入端口进入后，按照节点图的顺序经过各个节点处理，最终从输出端口发送出去。节点图是一种有向图，节点之间的连接关系决定了数据包的流向。 2. Node类型： VPP中节点分为以下几种类型： 1.2.1 INTERNAL：构成节点图的内部节点，它们是数据处理的执行单元； 1.2.2 INPUT：负责从外部接口接收数据包并输入到节点图中； 1.2.3 PRE_INPUT：在INPUT节点之前执行的特定类型节点，用于处理输入数据之前的预备工作； 1.2.4 PROCESS：可以挂起和恢复执行的节点，通常用于处理比较复杂的逻辑； 这些节点类型决定了它们在节点图中的位置以及它们在数据包处理中的作用。例如，输入节点（INPUT）会调用相关的函数从网卡接口接收数据包；处理节点（PROCESS）执行具体的数据包处理逻辑；内部节点（INTERNAL）则是在整个节点图中进行内部数据处理的节点。 3. Node的注册与调度： 1.2.3 Node的注册： VPP通过定义的宏VLIB_REGISTER_NODE来注册一个节点。在注册过程中，需要提供节点名称、类型、分配给每个节点处理数据包的缓冲区大小以及追踪日志信息等。节点注册是节点图初始化的一部分，决定了节点图中节点的动态构建和配置。 1.2.4 Node图的初始化： 在VPP启动时，会初始化整个节点图，确定节点之间的拓扑关系以及节点间的依赖性。 1.2.5 Node的调度： 当一个节点处理完数据包后，它将决定数据包的下一步流向。通常情况下，节点将数据包发送给自己的孩子节点。然而，根据需要，节点也可以将数据包发送给非孩子节点。 4. 编译与插件系统： VPP支持插件系统，允许开发者动态添加新的功能。编译VPP源码时，可以指定需要编译的插件。通过这种方式，开发者可以根据实际需求扩展VPP的功能。 5. 其他组件： 文档中提到了vlib、elog、vppinfra、vlibmemory、vlibsocket、vnet、fib、arp、dpdk等组件。这些组件构成了VPP的基础框架，分别负责内存管理、错误日志、基础设施支持、网络堆栈等功能。其中DPDK（Data Plane Development Kit）部分是特别强调的，因为VPP使用DPDK进行高性能的数据包I/O操作。 dpdk-input和ethernet-input节点是VPP中处理不同协议栈的输入节点，分别处理IPv4和IPv6数据包。处理流程中还包括查找（lookup）和重写（rewrite）操作，是网络转发处理中的核心步骤。 6. 代码结构与数据流程： 为了理解VPP的转发框架，需要深入研究源码中的关键数据结构及其功能。VPP的代码结构设计决定了它的高性能特性，包括高效的数据包缓冲处理和智能的调度算法。 通过对VPP源码的分析，我们可以了解到它不仅是一个高性能的数据包处理框架，同时也是一个可扩展、可编程的平台，这使得它成为研究现代网络架构和NFV的热门工具。以上对思科VPP源码分析的知识点总结，提供了深入理解VPP核心概念和工作机制的基础。