Для быстрой обработки пакетов требуется обнаруживать битовые шаблоны и быстро (со скоростью работы канала) принимать решения о нужных действиях на основе наличных битовых шаблонов. Эти битовые шаблоны могут принадлежать одному из нескольких заголовков, присутствующих в пакете, которые, в свою очередь, могут находиться на одном из нескольких уровней, например Ethernet, VLAN, IP, MPLS или TCP/UDP. Действия, определяемые по битовым шаблонам, могут различаться — от простого перенаправления пакетов в другой порт до сложных операций перезаписи, для которых требуется сопоставление заголовка пакета из одного набора протоколов с другими. К этому следует добавить функции управления трафика и политик трафика, брандмауэры, виртуальные частные сети и т. п., вследствие чего сложность операций, которые необходимо выполнять с каждым пакетом, многократно возрастает.
Чтобы добиться работы на ожидаемом уровне производительности при скорости канала 10 Гбит/с и размере пакета в 84 байта, процессор должен обрабатывать 14,88 миллиона пакетов в секунду. Оборудование общего назначения было недостаточно мощным для обработки пакетов с такой скоростью. Поэтому в большинстве рабочих сетевых систем обработкой пакетов в каналах данных занимаются контроллеры ASIC и сетевые процессоры NPU. К очевидным недостаткам такого подхода относятся: недостаточная гибкость, высокая стоимость, длительные циклы разработки, зависимость от определенного поставщика. Тем не менее, благодаря доступности более быстрых и дешевых ЦП и программных ускорителей, таких как Data Plane Development Kit (DPDK), можно переложить эту нагрузку на оборудование общего назначения.
Читать полностью »