22. DPDK功能的线程安全

DPDK由几个库组成。这些库中的某些功能可以同时被多个线程安全地调用，而另一部分则不能。 本节介绍开发人员在构建自己的应用程序时考虑这些问题。

DPDK的运行时环境通常是每个逻辑核上的单个线程。但是，在某些情况下，它不仅是多线程的，而且是多进程的。通常，最好避免在在线程和/或进程之间共享数据结构。如果不可能，则执行块必须以线程安全的方式访问数据。可以使用诸如原子操作或锁的机制，这将允许执行块串行操作。但是，这可能会对应用程序的性能产生影响。

22.1. 快速路径API

在数据面中运行的应用程序对性能敏感，但这些库中的某些函数可能不会多线程并发调用。PMD中的Hash，LPM和mempool库以及RX / TX都是这样的例子。

通过设计，Hash和LPM库线程不安全，不能并行调用，以保持性能。然而，如果需要，开发人员可以在这些库之上添加封装层以提供线程安全性。在所有情况下都不需要锁，并且在哈希和LPM库中，可以在多个线程中并行执行值的查找。但是，当访问单个哈希表或LPM表时，添加，删除或修改值不能不使用锁在多个线程中完成。锁的另一个替代方法是创建这些表的多个实例，允许每个线程自己的副本。

PMD的RX和TX是DPDK应用程序中最关键的方面，建议不要使用锁，因为它会影响性能。但是请注意，当每个线程在不同的NIC队列上执行I/O时，这些功能可以安全地从多个线程使用。如果多个线程在同一个NIC端口上使用相同的硬件队列，则需要锁定或某种其他形式的互斥。

Ring库的实现基于无锁缓冲算法，保持其原有的线程安全设计。此外，它可以为多个或单个消费者/生产者入队/出队操作提供高性能。mempool库基于DPDK无锁ring库，因此也是多线程安全的。

22.2. 非性能敏感API

在第25.1节描述的性能敏感区域之外，DPDK为大多数其他库提供线程安全的API。例如，malloc和memzone功能可以安全地用于多线程和多进程环境中。

PMD的设置和配置不是性能敏感的，但也不是线程安全的。在多线程环境中PMD设置和配置期间的多次读/写可能会被破坏。由于这不是性能敏感的，开发人员可以选择添加自己的层，以提供线程安全的设置和配置。预计在大多数应用中，网络端口的初始配置将由启动时的单个线程完成。

22.3. 库初始化

建议DPDK库在应用程序启动时在主线程中初始化，而不是随后在转发线程中初始化。但是，DPDK会执行检查，以确保库仅被初始化一次。如果尝试多次初始化，则返回错误。 在多进程情况下，共享内存的配置信息只能由primary process初始化。此后，primary process和secondary process都可以分配/释放最终依赖于rte_malloc或memzone的任何内存对象。

22.4. 中断线程

DPDK在轮询模式下几乎完全用于Linux用户空间。对于诸如接收PMD链路状态改变通知的某些不经常的操作，可以在主DPDK处理线程外部的附加线程中调用回调。这些函数回调应避免操作也由普通DPDK线程管理的DPDK对象，如果需要这样做，应用程序就可以为这些对象提供适当的锁定或互斥限制。