Entwurf und Implementierung eines XDP-basierten Paket-Scheduling-Rahmenwerks zur Echtzeitkommunikation

Abstract

Die rasante Entwicklung von Netzwerktechnologien und Anwendungen hat zu immer höheren Anforderungen an Netzwerkleistung und -effizienz geführt. Der Linux eXpress Data Path (XDP) hat sich als eine leistungsstarke und flexible Technologie zur Verbesserung der Netzwerk-Performance im Linux-Umfeld etabliert. Die extended Berkeley Packet Filter (eBPF)-Technologie ermöglicht die Verwendung von XDP in der User-Space-Programmierung. Diese Arbeit untersucht einen alternativen Ansatz zur Implementierung von Echtzeit-Scheduling-Mechanismen in einer User-Space-Anwendung. Ziel ist es, die Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit von AF_XDP (Application Flow XDP) zu untersuchen und ein generisches Software-Framework zu entwickeln, das verschiedene Scheduling-Verfahren implementieren und testen kann. Die Evaluierung der Leistung von AF_XDP wird im Hinblick auf Genauigkeit und Durchsatz durchgeführt. Der Completion-Ring von AF_XDP möglicht das sichere Versenden von Paketen, indem die Pakete nach dem Versenden in diesem automatisch geschrieben werden. Vorteil von diesem Ring ist das korrekte und zuverlässige Versenden von Paketen, jedoch beeinträchtigt dies den Durchsatz massiv.