高性能網(wǎng)絡 SIG 月度動態(tài)：推動 virtio 支持動態(tài)中斷調(diào)節(jié)及更靈活的分流機制
發(fā)布時間：2023-09-21 15:14:07
01 SIG 整體進展
本月高性能網(wǎng)絡 SIG 的主要工作聚焦在 virtio 對 NetDIM 的支持以及多個 virtio 提案的發(fā)起。
本月關鍵進展：
SIG 推動完成了 NetDIM 的 virtio 標準和 OS 代碼，修復了多個上游問題并在 sockperf benchmark 中獲得 20%+ 的吞吐提升。
SIG 與 Nvidia、Marvell 等合作發(fā)起了 [PATCH requirements v5 5/7] net-features: Add n-tuple receive flow filter]() 的提案，讓 virtio 支持接收流過濾的能力，提供靈活的流規(guī)則配置方法。以及 [PATCH v2] virtio-net:support the RSS context]() 提案，使 virtio 支持多個 RSS (Receive Side-Scaling) 配置上下文。
02 ANCK
安全
本月網(wǎng)絡方向共計修復 9 個 CVE，覆蓋 sched/ipvlan/ipv6/netfilter/xfrm 等模塊，CVE 列表：
CVE-2023-3609、CVE-2023-3611、CVE-2023-3090、CVE-2023-2156、CVE-2023-3773、CVE-2023-3776、CVE-2023-3812、CVE-2023-3390、CVE-2023-4147。
03 SMC
本月高性能網(wǎng)絡 SIG 在 SMC 領域的工作主要聚焦在上游 SMC-D 虛擬設備拓展方案的推動。
SMC-D 虛擬設備拓展
SMC-D 被用于物理機內(nèi)部的 SMC 加速，在過去只能配合 IBM s390 架構(gòu)中的 ISM 設備使用。SIG 積極推動 SMC-D 虛擬設備拓展，以便于在其他架構(gòu)中享受 SMC-D 帶來的性能提升。
本月的 SMC 開發(fā)者會議上確定了使用 UUID 作為 SMC-D 虛擬設備的 GID，從而在無中心的情況下確保虛擬設備 GID 的唯一性。在 Linux 中將使用最為常用的 UUIDv4 作為 SMC-D loopback 等虛擬設備 GID 的實現(xiàn)方式。此外，除 0-0x7FFF 以外的 VCHID 將預留 4K 個給 SMC-D 虛擬設備，以幫助 SMC-D 握手時快速分辨對端虛擬設備是否可達。
04 Virtio
本月高性能網(wǎng)絡 SIG 在 virtio 領域的工作，主要聚焦在：
（1）測試動態(tài)中斷調(diào)節(jié)性能數(shù)據(jù)。
（2）推動接收流過濾、RSS Context 的標準方案。
動態(tài)中斷調(diào)節(jié)
動態(tài)中斷調(diào)節(jié) NetDIM 算法通過統(tǒng)計設備隊列的流量信息，自適應調(diào)整網(wǎng)卡中斷頻率，以達到吞吐提升的目的。
高性能網(wǎng)絡小組推動完成了 NetDIM 的 virtio 標準和 OS 代碼，發(fā)現(xiàn)并修復了多個上游內(nèi)核問題。測試結(jié)果顯示，在 sockperf benchmark 中可以最大提升 20+% 的吞吐。
高性能網(wǎng)絡小組進一步分析了 NetDIM 的時延影響，發(fā)現(xiàn) NetDIM 會對低載小包時延產(chǎn)生不利影響，這是由于 NetDIM 算法設計更加關注吞吐提升，沒有針對性關注時延提升而造成的。我們會針對此時延問題嘗試作出進一步的優(yōu)化。
接收流過濾
接收流過濾（Receive Flow Filter）能力提供接收方向的數(shù)據(jù)流處理，包括數(shù)據(jù)流導向、數(shù)據(jù)流過濾等，為用戶提供了靈活的流規(guī)則配置方法。數(shù)據(jù)流導向功能基于用戶在 virtio 網(wǎng)卡上配置的數(shù)據(jù)流規(guī)則，可以將匹配了某個規(guī)則的數(shù)據(jù)流導到對應的單個或多個目的隊列。數(shù)據(jù)流過濾功能可以將匹配了某個規(guī)則的數(shù)據(jù)報文丟棄。
高性能網(wǎng)絡小組與 Nvidia、Marvell 等合作發(fā)起了 [PATCH requirements v5 5/7] net-features:Add n-tuple receive flow filter]() 的提案，讓 virtio 支持接收流過濾的能力，同時在設計時考慮了網(wǎng)絡通用加速方法 Accelerated RFS 的實現(xiàn)要求，可作為后續(xù)流規(guī)則相關配置方法的基礎能力。
RSS Context
當前 virtio 僅支持單個默認 RSS (Receive Side-Scaling) 配置，這無法滿足一些場景對隊列流量隔離等的需求，導致網(wǎng)絡設備流量管理不靈活的問題。針對此問題，高性能網(wǎng)絡小組發(fā)起了 [PATCH v2] virtio-net: support the RSS context]() 提案，以支持 virtio 實現(xiàn)多個 RSS 配置上下文。該提案支持查詢設備能力，修改、刪除、新增 RSS context 等。
virtio-net + AF_XDP
高性能網(wǎng)絡小組一直以來都在主導推進 virtio-net 對于 AF_XDP 的支持。2 年多以來，我們已經(jīng)解決了多個相關的基礎依賴問題。
目前這塊的工作取得了一些決定性的進展：Virtio Core 支持 dma premapped 的特性目前已經(jīng)被合并進入了 Linux 6.6。這意味著， virtio-net 支持 AF_XDP 的最后一塊依賴被補齊了。我們會盡快整理后續(xù) virtio-net 支持 AF_XDP 的 patch 提交到上游社區(qū)，完成這一工作。
