Aprendizados de uma avaliação experimental do eXpress Data Path (XDP) e Data Plane Development Kit (DPDK) em um ambiente de Computação em Nuvem

Autor: Eduardo Freitas, Assis T. de Oliveira Filho, Pedro R. X. do Carmo, Djamel F. H. Sadok, Judith Kelner
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Research, Society and Development; Vol. 11 No. 12; e26111234200
Research, Society and Development; Vol. 11 Núm. 12; e26111234200
Research, Society and Development; v. 11 n. 12; e26111234200
Research, Society and Development
Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
instacron:UNIFEI
ISSN: 2525-3409
Popis: The popularization of the Linux kernel at data center servers became a significant factor to consider when developing or deploying network applications. New “packet processing frameworks” emerged to ensure fast packet processing inside these servers that rely on the Linux kernel, XDP and DPDK being the two main ones. Alongside this, Cloud Computing environments dominated the data center scenario, bringing virtualization to the center of these servers. This research compares DPDK and XDP packet processors when subject to a cloud computing environment with I/O, CPU, and network load. We first describe an architecture that implements frameworks and emulates a cloud environment. We measure throughput and packet loss while varying the number of competing VMs, CPU usage by the frameworks, and packet size and present our results in the form of takeaways. Furthermore, we conclude that the virtual environment can impact the performance of both frameworks depending on the received packet size and the type of workload the cloud environment performs. A significant case to highlight is when the cloud environment performs network load, and the servers receive small-sized packets, creating both throughput degradation and increasing packet loss. We conclude our experiments by conducting statistical non-parametric hypothesis tests to enhance our conclusions and have a closer look at the results. La popularización del kernel Linux en los servidores de los centros de datos se convirtió en un factor importante a tener en cuenta a la hora de desarrollar o implantar aplicaciones de red. Surgieron nuevos "frameworks de procesamiento de paquetes" para garantizar un rápido procesamiento de paquetes dentro de estos servidores que dependen del kernel Linux, siendo XDP y DPDK los dos principales. Junto a esto, los entornos de Computación en la Nube dominaron el escenario de los centros de datos, llevando la virtualización al centro de estos servidores. Esta pesquisa compara los procesadores de paquetes DPDK y XDP cuando se someten a un entorno de Computación en la Nube con carga de E/S, CPU y red. Primero describimos una arquitectura que implementa marcos y emula un entorno de nube. Medimos el rendimiento y la pérdida de paquetes mientras variamos el número de máquinas virtuales en competencia, el uso de la CPU por parte de los marcos y el tamaño de los paquetes, y presentamos nuestros resultados en forma de conclusiones. Llegamos a la conclusión de que el entorno virtual puede afectar al rendimiento de ambos marcos en función del tamaño de los paquetes recibidos y del tipo de carga de trabajo que realiza el entorno de la nube. Un caso significativo a destacar es cuando el entorno de la nube ejecuta carga de red y los servidores reciben paquetes de pequeño tamaño, lo que genera una degradación del rendimiento y un aumento de la pérdida de paquetes. Concluimos nuestros experimentos haciendo pruebas de hipótesis estadísticas no paramétricas para mejorar nuestras conclusiones y tener una visión más cercana de los resultados. A popularização do “kernel” Linux nos servidores de data centers tornou-se um fator significativo a ser considerado ao desenvolver ou implantar aplicações de rede. Novos “frameworks de processamento de pacotes” surgiram para garantir o rápido processamento de pacotes dentro desses servidores que dependem do “kernel” Linux, sendo o XDP e o DPDK os dois principais. Paralelamente, os ambientes de computação em nuvem dominaram o cenário de data centers, trazendo a virtualização para o centro destes servidores. Esta pesquisa compara os processadores de pacotes DPDK e XDP quando submetidos a um ambiente de computação em nuvem com E/S, CPU e carga de rede. Primeiro descrevemos uma arquitetura que implementa os frameworks e emula um ambiente de nuvem. Medimos o rendimento e a perda de pacotes enquanto variamos o número de VMs concorrentes, o uso de CPU pelos frameworks e o tamanho dos pacotes e apresentamos nossos resultados sob a forma de aprendizados. Concluímos que o ambiente virtual pode impactar o desempenho de ambos os frameworks, dependendo do tamanho do pacote recebido e da carga de uso de recursos que o ambiente em nuvem realiza. Um caso significativo a ser destacado é quando o ambiente em nuvem realiza carga de rede, e os servidores recebem pacotes pequenos, criando tanto a degradação do rendimento quanto o aumento da perda de pacotes. Concluímos nossos experimentos conduzindo testes estatísticos de hipóteses não paramétricas para aprimorar nossas conclusões e analisar mais de perto os resultados.
Databáze: OpenAIRE
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