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Linux UIO(Userspace IO)驱动模型技术详解

前言 随着计算机技术的飞速发展,Linux操作系统作为开源领域的佼佼者,已经深入到了各个应用场景之中。在Linux系统中,内核与用户空间之间的交互是核心功能之一,而设备驱动则是实现这一交互的关键环节。...为了解决这个问题,Linux内核引入了UIO(Userspace I/O)驱动模型。 ​ UIO驱动模型以其简洁、高效和灵活的特点,为开发者提供了一种新的设备驱动开发方式。...本文将深入剖析Linux UIO驱动模型的技术细节,包括其定义、软件架构、必要性、工作原理以及涉及的内核函数等。...一、什么是UIO UIO(Userspace I/O)是Linux内核中的一个轻量级驱动框架,它允许用户空间程序直接访问物理设备资源,如内存、中断和DMA通道等。...六、结论 Linux UIO驱动模型提供了一种高效、灵活的方式来访问硬件设备资源。通过深入了解UIO驱动模型的架构、原理和内核函数,我们可以更好地利用这一模型,实现高性能、低延迟的设备驱动开发。

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DPDK性能压测系列-1:dperf 工具简介

由于DPDK将网卡从linux 内核接管,从而提高了数据转发的性能,正因为如此我们接触到了dperf这一款高性能的开源网络压力测试仪,是Linux基金会旗下的DPDK官方生态项目,它可以对网元进行基本打流...描述 DPDK通过linuxUIO技术byapass内核,避免了内核中断爆炸和大量数据拷贝的方法,在用户空间能够直接和硬件进行交互。...为了使得网卡驱动(PMD Driver)运行在用户态,实现内核旁路,Linux提供了UIO(User Space IO)机制。...使用UIO可以通过 read感知中断,通过 mmap实现和网卡设备的通讯。 UIO是用户态的一种IO技术,是DPDK能够绕过内核协议栈,提供用户态PMD Driver支持的基础。...DPDK架构在Linux内核中安装了IGB_UIO(igb_uio.ko和kni.ko.IGB_UIO)模块,以此借助UIO 技术来截获中断,并重设中断回调行为,从而绕过内核协议栈后续处理流程,并且IGB_UIO

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DPDK的基本原理、学习路线总结

◆DPDK技术介绍 一、主要特点 1、UIOLinux Userspace I/O) 提供应用空间下驱动程序的支持,也就是说网卡驱动是运行在用户空间的,减下了报文在用户空间和应用空间的多次拷贝。...下图为UIO技术的工作原理图 UIO技术将设备驱动分为用户空间驱动和内核空间驱动两部分,内核空间驱动主要负责设备资源分配、UIO设备注册以及小部分中断响应函数,驱动的大部分工作在用户空间的驱动程序下完成...通过UIO框架提供的API接口将UIO的驱动注册到内核,注册完成后将生成存有设备物理地址等信息的map文件,用户态进程访问该文件将设备对应的内存空间地址映射到用户空间,即可直接操作设备的内存空间,UIO...◆linux内核处理包: ◆dpdk处理包: ◆下图为slow路径和fast路径比较: ◆用户空间轮询模式(PMD) 传统中断模式: 传统Linux系统中,当网络设备检测到数据帧过来的时候,会使用...数据的发送如图: 由于linux系统是通过中断的方式告知CPU有数据包过来的,当网络的流量越来越大,linux系统会浪费越来越多的时间去处理中断,当流量速率达到10G的时候,linux系统可能会被中断淹没

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Linux 经典的几款收包引擎

来自:网络安全研发随想 链接:https://urlify.cn/7vYNJj 本文列举四个比较经典的 Linux 收包引擎,如果还有其他你觉得ok的可以留言。...1、UIO+mmap 实现零拷贝(zero copy) UIO(Userspace I/O)是运行在用户空间的I/O技术。...Linux系统中一般的驱动设备都是运行在内核空间,而在用户空间用应用程序调用即可,而UIO则是将驱动的很少一部分运行在内核空间,而在用户空间实现驱动的绝大多数功能。...采用Linux提供UIO机制,可以旁路Kernel,将所有报文处理的工作在用户空间完成。...2、UIO+PMD 减少中断和CPU上下文切换 DPDK的UIO驱动屏蔽了硬件发出中断,然后在用户态采用主动轮询的方式,这种模式被称为PMD(Poll Mode Driver)。

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Envoy——Service Mesh体系中的私人订制,把你安排得明明白白!

在这种背景下DPDK应运而生,其利用UIO技术,在Driver层直接将数据包导入到用户态进程,绕过了Linux协议栈,接下来由用户进程完成所有后续处理,再通过Driver将数据发送出去。...DPDK能够绕过内核协议栈,本质上是得益于 UIO 技术,UIO技术也不是DPDK创立的,是内核提供的一种运行在用户空间的I/O技术,Linux系统中一般的驱动设备都是运行在内核空间,在用户空间用的程序调用即可...,UIO则是将驱动的很少一部分运行在内核空间,绝大多数功能在用户空间实现,通过 UIO 能够拦截中断,并重设中断回调行为,从而绕过内核协议栈后续的处理流程。...那么UIO是如何拦截中断的呢?我们先看看作为一个设备驱动的两个主要职责: 存取设备的内存。UIO 核心实现了mmap可以处理物理内存、逻辑内存、虚拟内存。...UIO的实现机制其实是对用户空间暴露文件接口,比如当注册一个 UIO 设备 uioX,就会出现文件 /dev/uioX,对该文件的读写就是对设备内存的读写。

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DPDK 全面分析

UIO (用户空间的 I/O 技术)的加持。 dpdk 能够绕过内核协议栈,本质上是得益于 UIO 技术,通过 UIO 能够拦截中断,并重设中断回调行为,从而绕过内核协议栈后续的处理流程。...UIO 设备的实现机制其实是对用户空间暴露文件接口,比如当注册一个 UIO 设备 uioX,就会出现文件 /dev/uioX,对该文件的读写就是对设备内存的读写。...除此之外,对设备的控制还可以通过 /sys/class/uio 下的各个文件的读写来完成。 ?...无锁环形队列 dpdk 基于 Linux 内核的无锁环形缓冲 kfifo 实现了自己的一套无锁机制。...PS:对云计算感兴趣的小伙伴可以关注我的微信公众号:Linux云计算网络,专注云计算领域,坚持分享干货。

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临时工说: 云原生数据库别整新名词,bypass ,不就是旁路吗

面对的环境要比线下的数据库的环境要复杂,面对的主机的物理形式也有不同,基于这些不同 kernel-bypass 内核旁路的技术出现了,主要解决了是超大并发下内核态与用户态之间的性能问题,这项技术的特点是不使用LINUX...实际上在阅读了一些相关的资料后,产生问题的核心在LINUX 本身的内核无法承受数据流量问题,而kernel bypass就是要解决这个问题。...DPDK 本身也支持除X86 体系以外的 ARM, PowerPC 等,这里的UIO机制本身是在 UIO中可以通过read 感知中断,通过mmap实现和网卡的通讯,DPDK的UIO驱动屏蔽了硬件发出中断...https://doc.dpdk.org/guides/linux_gsg

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