高效能網路 SIG（Special Interest Group）：在雲端計算時代，軟硬體高速發展，雲原生、微服務等新的應用形態興起，讓更多的資料在程式之間流動，而網路則成為了這些資料流的載體，在整個雲時代扮演者前所未有的重要角色。在這個萬物互聯的時代，雲上的網路通訊效率對各種服務至關重要，高效能網路興趣組致力於利用 XDP、RDMA、VIRTIO 等新高效通訊技術，結合軟硬體一體化的思想，打造高效能網路協議棧，提升雲端計算時代資料中心應用的網路的效能。

01 本月 SIG 整體進展

本月高效能網路 SIG 的主要工作聚焦在 SMC，virtio 和 Anolis OS 通用核心網路上。

本月關鍵進展：

本月 SIG 小組和 IBM SMC 開發團隊在 SMC v2 的協議擴充套件上達成了一致，至此 SIG 推進的幾個關鍵協議擴充套件內容（單連線特性支援，LGR 最大連線數可協商支援，RDMA write with immediate 支援，以及可擴充套件的選項等）在 SMC 開發者例會上基本討論完畢。
SIG 小組提出並推進的 virtio-net: support the virtqueue coalescing moderation （https://lists.oasis-open.org/archives/virtio-dev/202303/msg00415.html）提案在 virtio 社群投票透過，該提案可以讓 virtio-net 支援動態中斷調節，提升 virtio-net 的效能。

02 Anolis OS

修復

Anolis OS ANCK 5.10 新增以下修復：

[Anck 5.10 aarch64][nightly]kernel_selftests 測試套下 net.tls 用例 fail：在 ->get_port() 前將 err 設定成正確的錯誤碼。（）
[Anck 5.10 nightly][ANCK-5.10-14][x86_64]kernel-selftests：執行 net 目錄下 reuseaddr_ports_exhausted.sh 用例 fail：修復核心為未建立的 socket 附加 ktls ULP 時返回正確的錯誤碼。（）
安全

本月網路方向共計修復 17 個 CVE，覆蓋 ulp/wifi/sched/ipv6/sctp/mpls/usb/nfc/netfilter/bluetooth 等模組，CVE 列表：CVE-2022-4129，CVE-2023-0461， CVE-2023-23455，CVE-2023-23559，CVE-2022-47929，CVE-2023-0394，CVE-2023-1074，CVE-2023-26545，CVE-2022-2964，CVE-2023-23454，CVE-2023-1281，CVE-2020-25672，CVE-2023-0590，CVE-2020-25670，CVE-2023-1095，CVE-2022-20566，CVE-2020-25671。

03 高效能網路協議棧 SMC

本月，龍蜥社群高效能網路 SIG 在 SMC 領域的工作，主要聚焦在標準化協議的擴充套件、本機高效能通訊方案和 eBPF 策略替換能力。

本機高效能通訊方案

本機的 loopback 和容器間（跨 netns）通訊已經是一種常見的資料路徑，在資料處理和雲原生場景有著非常廣泛的使用。例如雲原生場景下，service mesh 透過 proxy 程式與業務程式、sidecar 進行通訊。SMC 提供了本機（loopback 和容器間）的高效能通訊方案，對比傳統的使用者態 IPC、以及核心的 TCP loopback 或者 UNIX domain socket 等方案，除了效能具有非常大的優勢之外（詳細資料可參考 LWN 連結：），同時對於應用透明無侵入、無修改。本月我們繼續完善已經推送到 Linux 社群的 RFC 提案，併傳送出 v4 版本（LWN 連結）。從當前反饋來看，Linux 社群對於方案的適用場景、可行性已經達成一致。目前聚焦在 SMC 協議如何確保唯一識別到本機的 loopback 裝置。當前的方案是透過多重 ID 來區分不同的 loopback 裝置，衝突的機率在 1/2^(64*3)。關於 SMC loopback 的更進一步的議題，我們將在 SMC 開發者例會上與 Linux 社群的 Maintainer 進一步溝通。

協議擴充套件

SMC 協議定義在 IETF RFC 7609 和 IBM SMC PDF 手冊之中，協議規定了雙方如何握手直至建立連線並正常通訊。當前協議存在一些問題，例如 SMC v2 協議尚未標準化，以及尚無針對協議設定預期場景之外的擴充。本月龍蜥社群與 Linux 社群在協議擴充套件上達成了一致，至此我們推進的幾個關鍵協議擴充套件內容在 SMC 開發者例會上討論基本完畢，並在經過一系列 review 和 comment 之後，進入正式的協議更新和釋出流程。本次達成一致的協議擴充套件主要包括：單連線的特性的支援，LGR 最大連線數可協商的支援，RDMA write with immediate 的支援，以及可擴充套件的選項等。

eBPF 策略替換

SMC 提供了動態回退 TCP 的能力，當前的回退策略的決策因素主要是由 RDMA / ISM 連線建立是否成功。由於 SMC 短連結效能不如 TCP，為了讓 SMC 更加通用，因此計劃給 SMC 增加基於策略的回退 TCP 的能力，幫助 SMC 更好地適配不同應用模型和場景。基於上面的背景，我們向 Linux 的 BPF 社群推送了基於 eBPF struct ops 特性的 SMC 策略回退的補丁，並於 BPF 的 maintainer 和 struct ops 的作者討論實現細節。基於討論的細節，我們傳送了更新版本的補丁。如果 eBPF 策略替換方案被社群接受後，我們將 eBPF 策略替換的使用者態實現提交到 SMC 工具（smc-tools）之中，簡化使用者使用，同時 SMC ULP 方案也將會被廢棄。

04 virtio

virtio specification 支援 virtqueue notification coalescing

背景：Net DIM (Generic Network Dynamic Interrupt Moderation) 演算法透過統計當前網路中單個佇列的流量資訊和中斷次數，自適應計算中斷調整方向和步長，並將結果配置下發到裝置，以達到提升網路吞吐量的目的。由於目前的 virtio specification 不支援對單個佇列進行中斷引數下發，所以還無法支援 netdim。

高效能網路組推進的 virtio-net: support the virtqueue coalescing moderation 的提案，可以讓 virtio-net 支援動態中斷調節，並對逐個佇列下發中斷調節引數，目前該工作已經被 virtio 社群投票透過（ https://lists.oasis-open.org/archives/virtio-dev/202303/msg00415.html）。

virtio-net inner header hash

為了支援 VXLAN、GENEVE、GRE 等隧道協議基於內頭部計算雜湊，提升 RSS 以及監控場景的收包效能，高效能網路 SIG 小組發起了 virtio_net: support inner header hash （ https://lists.oasis-open.org/archives/virtio-dev/202303/msg00415.html）的提案。

本月 v9->v12 的討論主要集中在 inner header hash 如何更好的支援對稱雜湊的主題上：

legacy GRE 等隧道協議基於 IP 頭進行傳輸，其既沒有外部埠號，也沒有可以用於識別 flow-specific 的欄位，所以基於內頭部計算雜湊是十分必要的。另外，VXLAN、GENEVE 等現代隧道協議雖然都可基於 transport header 進行傳輸，即可以透過外部埠號來提高熵，但是在某些監控場景下，它們可能需要同一流的資料包被雜湊到同一個接收佇列，但是同一條流可能會經過不同隧道封裝，因此，必須使用內頭部計算對稱雜湊才能到達此目的。

目前針對如何找出一個 key 或者 hash 演算法可以同時對稱雜湊 ipv4/ipv6 資料包的問題還沒有達成一致，我們會和社群進一步溝通以讓 inner header hash 更加通用。

virtio-net 支援 AF_XDP zerocopy

背景：AF_XDP 是一個 bypass 核心的新的收發包框架。它可以把驅動的收包直接傳遞到使用者態，使用者態可以直接把包從使用者態傳遞到驅動直接傳送出去。它的效能相比於核心的 UDP PPS 可以提升 3-7 倍。但是它要驅動進行 zerocopy 的支援。

目前這個系列的 patch set 由於數量太多，計劃分成兩個部分：

virtio core 支援 DMA premapped。這個部分是讓 virtio core 框架支援提交 DMA address 操作, 目前的實現裡面，所有的 DMA 操作都在 virito core 裡面完成的，我們要讓 virtio core 支援傳遞 DMA address 給 virtio core。因為 AF_XDP 會提前完成所有的地址的 DMA 操作，以及一些 virtqueue reset 的相關操作。
這部分已經基本在社群的 review 透過。
virtio-net 支援 AF_XDP。後續的工作在前面一個 patch set 的基礎上，會提交到 net-next 分支上。
這部分的 patch 也進行了拆分，目前在推進對於 virtio-net 的 xdp 進行程式碼重構。這一實現已經和社群基本達成了一致。
後續的 patch 會在下一個版本釋出之後，net 部分包含了 virtio core 的程式碼更新之後再提交。

以上為 3 月高效能網路 SIG 月度動態，歡迎大家加入共建。更多 SIG 動態前往龍蜥官網。

—— 完 ——

高效能網路SIG月度動態：virtio-net 支援動態中斷調節，SMC v2 協議增加新擴充套件