DPDK KNI (Kernel Network Interface) 简介

DPDK (Data Plane Development Kit) KNI (Kernel Network Interface) 是一个用户空间和内核空间之间的数据通道，使用者可以自由地通过DPDK框架接收和发送数据。在本文中，我们将从多个方面对DPDK KNI进行全面的介绍。

一、DPDK KNI的优势及应用场景

DPDK KNI可以实现用户空间与内核空间之间的数据传输，主要应用于网络包处理。其主要优势包括：

高性能：DPDK KNI拥有高性能的数据传输能力，能够提升数据传输效率。
灵活性：DPDK KNI可以自由地接收和发送数据，灵活性非常大。
安全性：DPDK KNI可以有效地隔离用户空间和内核空间，保证系统的安全性。应用场景方面，DPDK KNI主要运用于：
虚拟机网络：利用KNI模块和DPDK的协作，在虚拟机中实现高性能的网络传输。
网络流量监测：DPDK KNI可以将传入的网络流量复制到另一个端口进行监测。
数据中心网络：利用KNI模块和DPDK，实现高效的数据传输。

二、DPDK KNI的基本原理

DPDK KNI的基本原理是，在DPDK用户空间和内核空间中间提供一个中转站（虚拟网卡），使得在用户空间进行的数据操作流转到内核空间进行数据包的收发，从而实现应用层和网络层之间的数据传输。DPDK KNI主要包括下面几个部分：

KNI设备结构体：主要定义了DPDK KNI模块的数据结构，包括接口名字，接口索引号，接口状态等属性。
内核中间件：主要是用于与内核空间进行通信，负责调用系统调用完成内核空间和用户空间的数据传输。
用户中间件：主要是用于与用户空间进行通信，负责与用户程序进行数据交互。

三、DPDK KNI的使用方法

1. DPDK KNI的环境配置

首先需要下载DPDK框架，在配置DPDK环境后，将KNI模块开启，并且将KNI设备添加到DPDK环境中。

$ export RTE_SDK=/path/to/dpdk
$ export RTE_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc
$ cd $RTE_SDK
$ make config T=$RTE_TARGET
$ make
$ sudo modprobe uio
$ sudo insmod build/kmod/igb_uio.ko
$ sudo insmod build/kmod/rte_kni.ko "kthread_mode=multiple carrier=on"
$ ifconfig kni0 down
$ ifconfig kni0 up

2. DPDK KNI的使用示例

下面是一个DPDK KNI的使用示例，主要实现从用户空间向内核空间发送数据包:

#include <rte_kni.h>
#define MBUF_COUNT 32
static struct rte_mempool *mbuf_pool;
static struct rte_kni *kni;
int main(int argc, char **argv)
{
  int ret;
  unsigned int i;
  struct rte_kni_conf conf;
  struct rte_kni_ops ops = {
    .port_id = 0,
    .change_mtu = NULL,
    .config_network_if = NULL,
  };
  struct rte_kni_request req = {
    .req_id = RTE_KNI_REQ_INIT,
    .size = 0,
    .addr = NULL,
    .perm_addr = NULL,
  };
  struct rte_mbuf *mbufs[MBUF_COUNT];
  struct rte_kni_fifo *tx_fifo;
  struct rte_mbuf *pkt;
  uint16_t nb_tx;
  /* DPDK环境初始化 */
  ret = rte_eal_init(argc, argv);
  if (ret < 0)
    return -1;
  /* 初始化内存池 */
  mbuf_pool = rte_pktmbuf_pool_create("MBUF_POOL", MBUF_COUNT*10, 0, 0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id());
  if (mbuf_pool == NULL)
    return -1;
  /* 初始化KNI环境 */
  memset(&conf, 0, sizeof(conf));
  conf.group_id = 0;
  conf.mbuf_size = RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE;
  conf.mtu = 1500;
  snprintf(conf.name, sizeof(conf.name), "kni%d", 0);
  kni = rte_kni_alloc(mbuf_pool, &conf, &ops);
  if (kni == NULL)
    return -1;
  /* 发送数据包 */
  tx_fifo = kni->tx_kfifo;
  for (i = 0; i < MBUF_COUNT; i++) {
    mbufs[i] = rte_pktmbuf_alloc(mbuf_pool);
    if (mbufs[i] == NULL)
      break;
    pkt = rte_pktmbuf_mtod(mbufs[i], struct rte_mbuf *);
    pkt->data_len = pkt->pkt_len = 60;
    /* load data into the packet */
    nb_tx = rte_kni_tx_burst(kni, &pkt, 1);
    if (nb_tx < 1) {
      printf("Packet send failed\n");
    } else {
      printf("Packet sent\n");
    }
  }
  /* 释放资源 */
  rte_kni_release(kni);
  return 0;
}

四、DPDK KNI的注意事项

在使用DPDK KNI时，需要遵循下面几点注意事项：

需要开启hugepages，确保内存大小够用。
需要注意内存分配，在使用内存时避免内存泄露。
在使用KNI设备之前，需要确保内核中支持KNI模块。

五、小结

DPDK KNI是一个在DPDK框架中常用的组件，主要用于用户空间和内核空间之间的数据传输。在本文中，我们从优势和应用场景、基本原理、使用方法和注意事项等方面对DPDK KNI进行了全面的介绍，希望对使用DPDK KNI有所帮助。

DPDK KNI的全面介绍