【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于ip网络通信，具体涉及一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法及应用。
技术介绍
1、为了提高网络数据包处理速度以及吞吐量，目前将网络协议栈放在用户态上是常见做法，例如sdn的数据转发面；因此，当前英特尔提供的开源数据平面开发套件dpdk已被各大互联网厂商使用，云公司在数据转发面也是基于dpdk进行的二次开发；
2、在现有技术中，对于当前dpdk的qsbr库，用户态缺少像内核rcu类似功能的锁，尤其是基于dpdk开发的案例中尚未有相关应用的设计和测试，导致用户态协议栈的开发和移植存在技术空白。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法及应用，旨在解决现有技术中对于当前dpdk的qsbr库，用户态缺少像内核rcu类似功能的锁，尤其是基于dpdk开发的案例中尚未有相关应用的设计和测试，导致用户态协议栈的开发和移植存在限制的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，包括：
4、基础架构设计、延迟释放功能和多数据类型共享通用rcu锁功能；
5、所述基础架构设计包括：读侧临界区、写侧临界区、静默态和宽限期，所述读侧临界区是rcu读者执行的区域；所述写侧临界区是为适应读侧临界区，写侧推迟销毁并维护多个版本的数据结构，有大量的同步开销，编写者必须使用某种同步机制(例如锁定)来提供有序的更新；所述静默态是线程没有运行
6、所述延迟释放功能是基于dpdk qsbr库的用户态rcu已经大致清楚，根据前述原理，在删除数据的时候，写者需要先等所有读者都宣布自己进入静默期之后才能进行删除；但是这样的机制，会导致写者卡顿，效率低下，因此，我们需要一种方式，写者先暂存数据，等自己不忙的时候，定期将数据拿出来查看此数据的所有读者是否已经都进入静默期；如果是，再删除；
7、所述多数据类型共享通用rcu锁功能是依赖延迟队列，删除的数据要放入延迟队列中，然后在空闲的时候再予以删除；队列元素其实就是待删除数据类型，这种数据元素还必须有专门的释放函数，对于不同数据类型只得申请不同的rcu锁。
8、作为本专利技术一种优选的方案，为实现延迟释放功能，需要一个队列以及定时器，具体逻辑包括如下步骤：
9、s1、写者将数据存入延迟队列；
10、s2、延迟队列在新数据加入时，判断是否即将满队列，设阈值为m；
11、s3、如果达到标准，则启动定时器，定期清除一批度过静默期的数据，直到队列数据数量降低到m以下。
12、作为本专利技术一种优选的方案，还包括特殊延迟队列，其队列元素的数据结构：struct gener_rcu_defer_free_st{rcu_defer_free_fn fn；void*data；}。
13、作为本专利技术一种优选的方案，data用于存放各种待删除数据的指针，在数据被压入队列元素中，将其强制转换成void类型，其中，fn_free_a的函数原型如下：typedefvoid(*rcu_defer_free_fn)(void*e)。
14、作为本专利技术一种优选的方案，当释放a数据的时候，其实首先解析的是队列元素gener_rcu_defer_free_st，然后把data作为函数fn_free_a的入参，由fn_free_a来自行释放，fn_free_a是a的专属释放函数。
15、作为本专利技术一种优选的方案，rcu更新操作分为两个阶段：移除阶段和回收阶段，两个阶段通过宽限期隔开更新者在移除元素后，通过synchronize_rcu()原语，初始化一个宽限期，并等待宽限期结束后，回收移除的元素。
16、作为本专利技术一种优选的方案，移除阶段：rcu更新通过rcu_assign_pointer()等函数移除或插入元素；现代cpu的指针操作都是原子的，rcu_assign_pointer()原语在大多数系统上编译为一个简单的指针赋值操作；移除的元素仅可被移除阶段(以灰色显示)前的读者访问。
17、作为本专利技术一种优选的方案，回收阶段：一个宽限期后，宽限期开始前的原有读者都完成读操作，因此，此阶段可安全释放由删除阶段删除的元素。
18、作为本专利技术一种优选的方案，rcu的重点在于宽限期的设计，由于rcu的读者需要禁止抢占，所以对于rcu来说，宽限期是所有cpu都进行一次用户态调度的时间。
19、一种基于dpdk的用户态rcu机制的应用，基于dpdk的用户态rcu机制设计应用于用户态协议栈的开发和移植，具备linux内核提供的rcu锁的所有功能。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术中，通过本方案，对于当前dpdk的qsbr库，补全用户态像内核rcu类似功能的锁，尤其是基于dpdk开发的案例中尚未有相关应用的设计和测试，填补用户态协议栈的开发和移植存在技术空白。
22、2、本专利技术中，通过基础架构设计、延迟释放功能和多数据类型共享通用rcu锁功能的技术，使得用户态rcu变得非常易用，甚至比内核态的rcu还要好用，而且性能非常可观。
23、3、本专利技术中，更新共享的数据时需要复制一份，然后对副本进行修改，修改完把原来的共享数据替换成新的副本，而对旧数据的销毁(释放)等待到所有读者都不再引用旧数据时进行，以便提高效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，为实现延迟释放功能，需要一个队列以及定时器，具体逻辑包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，还包括特殊延迟队列，其队列元素的数据结构：struct gener_rcu_defer_free_st{RCU_DEFER_FREE_FN fn；void*data；}。
4.根据权利要求3所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于：data用于存放各种待删除数据的指针，在数据被压入队列元素中，将其强制转换成void类型，其中，fn_free_A的函数原型如下：typedefvoid(*RCU_DEFER_FREE_FN)(void*e)。
5.根据权利要求4所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于：当释放A数据的时候，其实首先解析的是队列元素gener_rcu_defer_free_st，然后把data
6.根据权利要求5所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于：RCU更新操作分为两个阶段：移除阶段和回收阶段，两个阶段通过宽限期隔开更新者在移除元素后，通过synchronize_rcu()原语，初始化一个宽限期，并等待宽限期结束后，回收移除的元素。
7.根据权利要求6所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，移除阶段：RCU更新通过rcu_assign_pointer()等函数移除或插入元素；现代CPU的指针操作都是原子的，rcu_assign_pointer()原语在大多数系统上编译为一个简单的指针赋值操作；移除的元素仅可被移除阶段(以灰色显示)前的读者访问。
8.根据权利要求7所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，回收阶段：一个宽限期后，宽限期开始前的原有读者都完成读操作，因此，此阶段可安全释放由删除阶段删除的元素。
9.根据权利要求8所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于：RCU的重点在于宽限期的设计，由于RCU的读者需要禁止抢占，所以对于RCU来说，宽限期是所有CPU都进行一次用户态调度的时间。
10.一种基于DPDK的用户态RCU机制的应用，使用了权利要求1-9中任意一项所述的一种基于DPDK的用户态RCU机制设计方法，其特征在于，基于DPDK的用户态RCU机制设计应用于用户态协议栈的开发和移植，具备Linux内核提供的RCU锁的所有功能。
...【技术特征摘要】
1.一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于，为实现延迟释放功能，需要一个队列以及定时器，具体逻辑包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于，还包括特殊延迟队列，其队列元素的数据结构：struct gener_rcu_defer_free_st{rcu_defer_free_fn fn；void*data；}。
4.根据权利要求3所述的一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于：data用于存放各种待删除数据的指针，在数据被压入队列元素中，将其强制转换成void类型，其中，fn_free_a的函数原型如下：typedefvoid(*rcu_defer_free_fn)(void*e)。
5.根据权利要求4所述的一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于：当释放a数据的时候，其实首先解析的是队列元素gener_rcu_defer_free_st，然后把data作为函数fn_free_a的入参，由fn_free_a来自行释放，fn_free_a是a的专属释放函数。
6.根据权利要求5所述的一种基于dpdk的用户态rcu机制设计方法，其特征在于：rcu更新操作分...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜少华，兰培挺，蔡慧超，唐荣生，吴静勇，王晓华，
申请(专利权)人：天翼云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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