一種面向云架構的高性能網絡接口實現技術

　　實驗結果如圖5所示，可以得出傳統網絡接口實現模式下性能的峰值在180Kpps左右，而且隨著網絡數據流量的增大，性能呈現下降趨勢，主要因為隨著網絡流量的增加，額外的系統開銷也在不斷增加。HPNI模式下性能峰值在1.8Mpps左右，而且隨著網絡流量的增加，性能比較穩定，抗沖擊力比較強。

　　圖5 單線程模式下性能測試結果

　　3.2實驗二

　　采用與實驗一相同的硬件環境，同時開啟多個相同的任務線程，每個線程在一個任務循環內完成收包、改包、發包的工作，比較兩種接口模式在多核多任務配置下的性能。另外，在HPNI模式下同時使能網卡的RSS功能，生成多個隊列分別對應每個任務線程，每個任務線程靜態綁定一個CPU核心，如圖6所示。

　　圖6 多核多線程模式下網絡接口性能分析

　　實驗結果如圖7所示，在傳統網絡接口實現模式下，因為受限于Linux內核處理的瓶頸，即使采用了多線程并發，其性能峰值仍然處于180Kpps左右。HPNI卻能很好地利用多線程的并發，在網卡RSS功能的配合之下性能得到成倍的提高。也可以看到多核下面HPNI的性能并不是一直隨著核數的增加而線性增加的，主要因為CPU內的核心之間并不是完全獨立的，它們之間也存在一些共享資源的競爭，比如總線的訪問，從而對性能產生一些負面的影響。

　　圖7 多核多線程模式下網絡接口性能測試結果

　　4結語

　　本文分析了傳統Linux下網絡接口實現的性能瓶頸，針對其不足提出了一種新型的網絡接口實現模式。實驗結果表明，HPNI可以達到12Mpps的包轉發速率，完全可以勝任核心路由網絡以外網絡聚合點的工作，比如小型企業網關等。另外，因為HPNI的容量可以動態調整，因此可以以較高的性價比實現各種性能要求的網絡轉發節點。基于通用處理器和標準操作系統的特性，也使得HPNI能夠快速地部署到SDN中。HPNI既可以直接部署在IT server上，也可以部署在虛擬機當中，從而實現高速NFV的功能。當然，HPNI也存在一點不足，因為采用了輪詢模式，雖然保證了數據處理的實時性，但也導致了較大的CPU負載，當網絡流量很低的時候，系統資源利用率不是很高。后續可以針對此點做一些優化，比如結合機器學習算法對輸入數據流量進行預測，當輸入流量降低時通過CPU提供的pause指令降低CPU負載，從而降低系統資源的使用。