Введение

В интернете опубликовано множество статей по перехвату системных вызовов под x32. В рамках решения одной задачи появилась необходимость в перехвате системных вызовов под архитектурой x86-64 при помощи загружаемого модуля ядра. Приступим:

Моя статья расскажет Вам как принять 10 миллионов пакетов в секунду без использования таких библиотек как Netmap, PF_RING, DPDK и прочие. Делать мы это будем силами обычного Линукс ядра версии 3.16 и некоторого количества кода на С и С++.



Сначала я хотел бы поделиться парой слов о том, как работает pcap — общеизвестный способ захвата пакетов. Он используется в таких популярных утилитах как iftop, tcpdump, arpwatch. Кроме этого, он отличается очень высокой нагрузкой на процессор.

Итак, Вы открыли им интерфейс и ждете пакетов от него используя обычный подход — bind/recv. Ядро в свою очередь получает данные из сетевой карты и сохраняет в пространстве ядра, после этого оно обнаруживает, что пользователь хочет получить его в юзер спейсе и передает через аргумент команды recv, адрес буфера куда эти данные положить. Ядро покорно копирует данные (уже второй раз!). Выходит довольно сложно, но это не все проблемы pcap.

Кроме этого, вспомним, что recv — это системный вызов и вызываем мы его на каждый пакет приходящий на интерфейс, системные вызовы обычно очень быстры, но скорости современных 10GE интерфейсов (до 14.6 миллионов вызовов секунду) приводят к тому, что даже легкий вызов становится очень затратным для системы исключительно по причине частоты вызовов.

Также стоит отметить, что у нас на сервере обычно более 2х логических ядер. И данные могут прилететь на любое их них! А приложение, которое принимает данные силами pcap использует одно ядро. Вот тут у нас включаются блокировки на стороне ядра и кардинально замедляют процесс захвата — теперь мы занимаемся не только копированием памяти/обработкой пакетов, а ждем освобождения блокировок, занятых другими ядрами. Поверьте, на блокировки может зачастую уйти до 90% процессорных ресурсов всего сервера.

Хороший списочек проблем? Итак, мы их все геройски попробуем решить!

Ты просто-напросто ненавидишь Git? Ты абсолютно счастлив с Mercurial (или, фу, с Subversion), но раз в месяц тебе приходится отважно сталкиваться с Git, потому что каждый, даже его чертова собака, теперь использует GitHub? Тебя терзают смутные подозрения, что половина всех команд Git на самом деле удалят всю твою работу навсегда, но ты не знаешь какие именно и не хочешь проводить три недели, углубляясь в документацию?

Хорошие новости! Я написал тебе этот изумительный Интернет-пост. Я надеюсь, что смогу размазать достаточно Git-а по твоему лицу, чтобы понизить вероятность сделать что-то непоправимое, а так же уменьшить твой страх что-то сломать. Этого должно быть также достаточно, чтобы сделать документацию Git немного более понятной; она крайне тщательно и глубоко проработана и очень глупо, если ты все еще не прочитал половину.

Я постараюсь излагать коротко, но также, чтобы это было потенциально полезно тем людям, кто вообще никогда не сталкивался с контролем версий, поэтому повсюду будет разбросан 101 совет. Не бойся! Я не думаю, что пользователи Mercurial понятия не имеют, что такое патч.