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      突破170G,,,,信创AD如何把性能做到更「高」
      背景图 2023-03-03 11:17:28

      在信创建设的大环境下,,,,不少用户在落地实践上仍有顾虑——“同样价格的设备,,国产核心技术的设备性能不如国外核心技术的设备性能高。。。”

      一方面是担心硬件芯片侧自身存在性能瓶颈,,,另一方面则是过去的软件、、操作系统与信创硬件之间缺乏深度适配与调优,,,,未完全发挥硬件潜力。。

      深知用户疑虑,,,拓客猫软件应用交付AD经过数年全情投入,,,打磨信创能力,,,,正式推出超过170G档的信创盒式设备,,,覆盖从10G到170G性能级别的全档位需求,,,,满足用户在核心业务承载中的超高性能需求。。。。

      今天,,,,我们来详细剖析,,在达成170G性能级别的路上,,,,信创AD是如何精细打磨并优化技术细节,,,真正做到信创高性能。。


      01面向信创CPU的高并行技术+数据面和管理面分离

      充分发挥信创CPU性能潜力

      信创CPU普遍具有核数较多的特点,,这对软件的并发处理能力提出了更高要求,,拓客猫软件AD在信创环境下实现全应用层架构,,并实现了完全并发无锁的数据处理技术。。。。

      数据传输分为物理层、、内核层、、应用层,,,,默认情况下,,,,数据从物理网卡逐层传递到业务应用。。。一般的负载均衡产品会在内核层以模块的形式开发业务,,或者直接在内核层修改代码以实现自身业务逻辑,,,,在这种方式下,,,数据传输过程中会发生多次数据交换和上下文交换,,,,造成数据传输过程中不必要的性能损耗。。。。

      AD通过将数据面和管理面分离,,,,提升可靠性的同时,,降低数据处理过程中因管理面打断导致的运行环境切换,,提升数据面传输的效率,,,,降低数据转发过程中的性能损耗。。

      信创AD充分发挥信创CPU性能潜力


      跨过内核层的应用层驱动技术

      减少硬件层和内核层对应用层的上下文切换和打断

      数据面采用纯应用层架构,,硬件通过应用层驱动接管,,,不再走内核中断,,,避免了内核和应用层的上下文切换,,也减少了硬件中断对正在执行的流程的打断。。。。所有数据处理流程实现自主控制,,,协议栈可以做到高度优化。。。。


      全栈无锁技术

      保证下发流程不影响数据面数据转发性能

      控制面和数据面使用全栈无锁技术,,,,保证配置下发流程的原子性,,,且不对数据面造成任何性能影响。。。。同时,,同一个事务在同一个数据进程处理,,,,避免多核无锁操作。。。。


      数据面与管理面分离

      保证数据在转发过程中不被其他管理任务干扰

      控制面和数据面分离,,控制面负责配置下发和其它控制流程,,控制面阻塞不影响数据面转发数据。。。数据面只做数据的转发处理,,不做任何耗时的动作,,,甚至系统调用都避免使用,,保证数据低延迟转发。。。。


      02 DMA技术+数据高性能改造

      信创AD实现数据转发“全栈零拷贝”

      Linux系统中,,,,内存拷贝是比较耗时的操作,,,采用零拷贝技术则是常用的优化手段。。。。不少厂商会直接采用成熟的DMA(Direct Memory Access)技术来实现设备各组件之间的拷贝,,如硬件网卡到内存之间的拷贝,,但是DMA仅适用于不同硬件之间交换数据时进行数据拷贝,,,,而设备内部的数据拷贝则必须依赖CPU进行。。例如,,,内核层与用户层数据之间的拷贝(内存内部的拷贝)依旧需要由CPU来负责。。

      为了保证在信创环境下性能不折损,,,,信创AD通过DMA技术+数据高性能改造的方式,,,实现内存到其他硬件组件之间的数据零拷贝,,还通过数据改造的形式实现了各协议层之间的数据零拷贝。。全栈零拷贝,,,,最大程度释放CPU压力。。。

      信创AD全栈零拷贝,,最大程度释放CPU压力

      DMA技术

      实现其他组件与内存之间的零拷贝

      硬件网卡接收到数据包后,,DMA技术可实现网卡硬件到内存之间的数据拷贝。。。通过DMA控制器取代CPU完成硬件网卡到内存之间的数据拷贝,,,,这个过程中,,,,CPU只起到管理作用,,无需耗费资源处理拷贝动作。。


      数据高性能改造

      实现各层协议内存之间的零拷贝

      网卡硬件NIC通过DMA技术上送到应用层驱动、、、、路由框架、、、、TCP协议栈、、SSL协议栈、、、、HTTP协议栈,,,通过数据性能改造的方式一直复用,,,保证数据协议处理过程中不使用任何拷贝。。

      在高性能加持之下,,,,信创AD还保持着成熟的稳定性,,全自研应用层网络协议栈+DPDK技术、、丰富的自研应用层调试接口及工具、、自研混沌测试平台D-TaaS,,保证高并发、、、大吞吐等复杂场景下核心业务的稳定运行。。。


      而在过硬的技术实力之上,,,,AD积极推进信创生态的建设,,,现已完成与银河麒麟、、、、中标麒麟、、、、兆芯、、、飞腾、、海光、、华胜信泰、、、、东方通、、、、中创等国内主流操作系统、、、CPU、、、、中间件的广泛兼容适配。。

      信创AD

      截至目前,,拓客猫软件信创AD已经服务超220+用户,,,,包含95家金融、、109家政府、、20余家大型企业,,,,具备丰富的实践经验。。。。在自主创新的道路上,,信创AD始终坚持对核心技术能力的升级、、、、拥抱多元的信创生态。。。。在优化性能的同时,,,通过技术创新持续提升产品软硬件可靠性,,,为用户打造在信创环境下更全面、、立体化的应用交付解决方案。。

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