Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPE
Defesa de Dissertação de Mestrado Nº 1.976


Aluno: Eduardo Felipe Fonseca de Freitas
Orientador: Prof.  Djamel Fawzi Hadj Sadok
Título: Experimental Evaluation on Packet Processing Frameworks under 
Virtual Environments
Data: 26/08/2021
Hora/Local:  8h – Virtual – Interessados em assistir entrar em contato com o aluno
Banca Examinadora:
Prof. Nelson Souto Rosa ( UFPE / Centro de Informática)
Prof. Glauco Estácio Gonçalves (UFPA / Faculdade de Engenharia da Computação  e Telecomunicações)
Prof. Djamel Fawzi Hadj Sadok (UFPE / Centro de Informática)


RESUMO:

O kernel Linux é um componente central das aplicações de rede, estando presente na maioria dos servidores em data centers. Com o tempo, à medida que servidores e placas de rede evoluíram para atender tecnologias de rede com demandas de alto throughput e baixa latência, o kernel tornou-se um gargalo, impedindo as aplicações de rede de utilizarem a capacidade máxima do hardware. Nesse cenário, diferentes frameworks de processamento de pacotes surgiram para solucionar esse gargalo. Os dois principais são o DPDK e XDP, com propostas diferentes para atingir altas taxas de processamento. DPDK adota o bypass do kernel, excluindo-o do processamento e levando os pacotes para o user-space. Já o XDP, por outro lado, processa os pacotes dentro do kernel, de forma antecipada comparada ao processamento padrão. Em conjunto com isso, o paradigma de computação em nuvem,
atualmente disponível na maioria dos data centers, traz a virtualização como
tecnologia fundamental. Com múltiplas aplicações e sistemas sendo executados no mesmo host, surge outro problema, o de competição de recursos. Assim, essa dissertação executa experimentos que buscam avaliar como a presença de um ambiente virtual de computação em nuvem pode interferir no desempenho de ambos DPDK e XDP. Os resultados mostram que embora o processamento “dentro do kernel” traga mais segurança e integração com sistema, essas exatas medidas de segurança causam perda de desempenho ao XDP. Além disso, o XDP também demonstra ser o mais afetado pela presença do ambiente virtual, considerando a taxa de throughput e
também a perda de pacotes. Por outro lado, existe um dilema ao utilizar o XDP, que não somente é possível alcançar maior segurança, mas também em relação ao uso de recursos, já que o DPDK aloca um núcleo de CPU completo para utilizar no processamento de pacotes. Também, dependendo do processamento sendo feito pelo framework, como quando depende de uso intenso de CPU, o DPDK oferece uma perda considerável de desempenho do throughput.


Palavras-chave: DPDK. XDP. Kernel Linux. Processamento de Pacote de Rede. Kernel Bypass.

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