Le stack réseau F-Stack 2.0 a été publié, fonctionnant dans l'espace utilisateur

La version 2.0 du projet F-Stack, qui développe une édition de la pile réseau FreeBSD adaptée au fonctionnement isolé en espace utilisateur sous forme de bibliothèque, a été publiée. Ce projet a été créé par la plus grande entreprise de télécommunications en Chine, Tencent, et est utilisé dans ses produits et services. Le code est écrit en langage C et est distribué sous licence BSD. Il prend en charge le fonctionnement sur Linux et FreeBSD. Le projet prend également en charge les éditions Nginx 1.28 et Redis 6.2.6 traduites pour utiliser F-Stack, montrant des performances supérieures aux versions standard fonctionnant au-dessus de la pile réseau système.

F-Stack permet d'utiliser dans les applications sa propre pile réseau locale, indépendante de la pile réseau du système d'exploitation, fonctionnant en espace utilisateur et travaillant directement avec le matériel réseau. F-Stack est positionné comme une solution permettant d'augmenter les performances des gestionnaires de requêtes réseau lorsque la pile TCP/IP standard du noyau Linux devient un goulot d'étranglement et limite l'évolutivité. Théoriquement, F-Stack permet d'atteindre le plafond de performance réseau possible pour la carte réseau utilisée et, dans certaines situations, offre la possibilité d'augmenter considérablement le nombre de petites requêtes réseau traitées.

L'augmentation de la performance est réalisée en éliminant des opérations telles que la copie de paquets réseau, le plan de flux, le traitement des interruptions et les appels système. Pour interagir avec la carte réseau, en contournant les interfaces du noyau de l'os, le framework DPDK (Data Plane Development Kit) est utilisé, développant un ensemble de bibliothèques pour un travail de bas niveau avec les adaptateurs réseau. DPDK permet de réduire les frais généraux et de respecter un nombre minimal de cycles CPU lors de la réception ou de l'envoi de paquets réseau.

La fonctionnalité de la pile TCP/IP correspond à celle de la pile réseau de FreeBSD 15 et a été extraite de ce système d'exploitation pour être intégrée dans une bibliothèque autonome. Pour le développement d'applications, l'API standard POSIX (socket, epoll, kqueue) peut être utilisée, ou bien une interface logicielle propre basée sur des micro-threads, facilitant la création d'applications réseau et permettant d'éviter la complexité de la logique de traitement asynchrone des requêtes. L'utilisation avec des applications non modifiées via LD_PRELOAD est possible.

Les changements les plus notables dans cette nouvelle version :

• Les composants de la pile réseau ont été mis à jour pour correspondre à FreeBSD 15 (auparavant, FreeBSD 13 était utilisé).
• Un mode de fonctionnement multithread (thread_mode=1) a été implémenté dans un seul processus, complétant le mode multiprocessus précédemment disponible.
• Un mode léger de fonctionnement (primary_slim) a été ajouté, où le processus principal effectue uniquement les tâches d'initialisation de base et de coordination, tandis que la réception de paquets et le traitement des files d'attente de réception/transmission (rx/tx) se font uniquement du côté des processus enfants.
• Le support du mécanisme d'accélération matérielle a été ajouté.
  TSO (TCP Segmentation Offload) pour décharger sur la carte réseau les opérations de regroupement de paquets, avec la possibilité de revenir à une implémentation logicielle. Le support de TSO (TCP Segmentation Offload, déchargement vers la carte réseau du traitement des segments de paquets) pour IPv6 a été amélioré.
• La possibilité de modifier la taille de MTU (unité maximale de transmission) a été ajoutée et le support des jumbo frames a été mis en œuvre.
• Les capacités de gestion de l'accélération matérielle des calculs de sommes de contrôle des paquets envoyés ont été étendues.
• La fonction ff_zc_recv() a été ajoutée pour recevoir des données avec un zéro-bufférisation intermédiaire (zero-copy). La fonction correspondante ff_zc_send() pour l'envoi a été revue et optimisée. le support IPv6 La fonction ff_rss_check() a été optimisée et complétée.
• L'option FF_KERNEL_COEXIST a été ajoutée pour travailler en collaboration avec la pile réseau du noyau.
• La possibilité de sauvegarder des informations sur le trafic dans des dumps pcap avec une précision en nanosecondes a été fournie.
• De nouveaux paramètres idle_loop_interval, extra_eal_args, drain_ring_size, reload_heartbeat_timeout_ms et reload_udp_idle_ms ont été ajoutés dans config.ini.
• Dans une version spécialisée de nginx, le support du rechargement de la configuration et de la mise à jour du fichier binaire sans rupture des connexions (graceful_reload=1) a été mis en œuvre.

Source : opennet.ru