因为项目需要做Traffic Shaping，看了下DPDK的QoS框架，做一下简单翻译以加深学习理解。这篇翻译基于DPDK 21.02 版本，简单介绍了DPDK QoS 框架的基本模块和功能。本系列一共4篇文章，这是第一篇。原文链接：DPDK Quality of Service (QoS) Framework。

1. 支持QoS的包处理流水线

下图展示了一个支持QoS的复杂包处理流水线的例子。

图1. 支持QoS的复杂包处理流水线

这个流水线可以基于可复用的DPDK代码库来构建。在这个流水线中，实现QoS的主要模块是：策略模块（policer）、丢包模块（dropper）和调度模块（scheduler）。

下表提供了每个模块的功能描述。

#	模块	功能描述
1	包收发模块（Packet I/O RX & TX）	负责从网卡端口收发数据包。
2	包解析模块（Packet parser）	识别输入数据包的协议栈。检查报文头的完整性。
3	流分发模块（Flow classification）	将数据包映射到已知的数据流。查表过程中可以使用可配置的哈希函数(jhash, CRC等)或者哈希桶来处理冲突。
4	策略模块（Policer）	采用srTCM (rfc2697)和trTCM (RFC2698)两种算法进行报文计量。
5	负载均衡模块（Load Balancer）	将数据包分发给应用程序工作线程，保证工作线程的负载均衡。保持数据流与工作线程之间的亲和性，保证每个流中的包顺序。
6	工作线程（Worker threads）	用于特定于客户的应用程序工作负载。（应用逻辑就实现在这里。）
7	丢包模块（Dropper）	使用随机早期检测(RED)算法(由Sally Floyd - Van Jacobson提出)或加权随机早期检测(WRED)来管理拥塞。基于当前调度模块队列负载情况和包优先级决定是否丢包。当发生拥塞时，低优先级的报文首先被丢弃。
8	分级调度模块（Hierarchical Scheduler）	调度模块有5级(发送端口（port）、子端口（subport）、管道（pipe）、流量组（traffic class）和队列（queue）)，可以支持数千个(通常是64K)队列。可以实现流量整形(作用于子端口和管道级别)、严格优先级(作用于流量组级别)和加权轮询(WRR)(作用于管道、流量组中的每个队列)。

下表中列出了整个包处理流水线中使用的基础功能模块。

#	模块	功能描述
1	缓存管理模块	支持全局缓存池和私有线程缓存。
2	队列管理模块	支持在流水线的各个功能模块之间传送报文。
3	节能模块	当业务流量不大的时候，减少用电开销。（比方说给CPU降频，具体可参考Power Management）

不同的应用模型有不同的性能、功能需求，因此可以灵活配置各个流水线模块和CPU的绑定关系。一些功能模块可能需要使用多个CPU(每个CPU上运行该功能模块的不同实例)，而其他模块可能绑定到同一个CPU上就够了。（通过配置让不同的功能跑在同一个或者不同的线程里，线程绑定到固定的CPU核上运行。）

这一节通过一个流水线示例介绍了DPDK中支持QoS的模块，后面会分别介绍分级调度模块、丢包模块和流量计量的细节实现。