netmap

Netmap
1	Netmap是什么？
1.1	简介
Netmap是一个高性能收发原始数据包的框架，由Luigi Rizzo开发完成，其包含了内核模块以及用户态库函数。其目标是，不修改现有操作系统软件以及不需要特殊硬件支持，实现用户态和网卡之间数据包的高性能传递。
1.2	原理

1.3	特点
（1）	性能高：数据包不走传统协议栈，不需要层层解析，用户态直接与网卡的接受环和发送环交互。性能高的具体原因有一下三个：
a)	系统调用以及处理数据包的时间花费少
b)	不需要进行数据包的内存分配：采用数据包池，当有数据到达后，直接从数据包池中取出一个数据包，然后将数据放入此数据包中，再将数据包的描述符放入接收环中。
c)	数据拷贝次数少：内核中的数据包采用mmap技术映射到用户态。所以数据包在到达用户态时，不需要进行数据包的拷贝。
（2）	稳定性高：有关网卡寄存器数据的维护都是在内核模块进行，用户不会直接操作寄存器。所以在用户态操作时，不会导致操作系统崩溃
（3）	亲和性：采用了CPU亲和性，可实现CPU和网卡绑定，提高性能。
（4）	易用性好：API操作简单，用户态只需要调用ioctl函数即可完成数据包收发工作
（5）	与硬件解耦：不依赖硬件，只需要对网卡驱动程序稍微做点修改就可以使用此框架（30行左右），修改点是传统网卡驱动将数据包传递给操作系统内核中协议栈，而修改后的数据包直接放入Netmap_ring供用户使用。
1.4	性能对比
http://info.iet.unipi.it/~luigi/netmap/ 图
1.5	用户态操作

1.6	应用场景
（1）	虚拟交换机：虚拟交换机场景下，使用Netmap可以实现不同网卡间高效数据转发，将一个网卡的数据放到另外一个网卡上时，只需要将接收环中的packet的描述符放入发送环，不需要拷贝数据，实现数据包的零拷贝。
http://queue.acm.org/detail.cfm?id=2103536