Software network functions (NFs) trade-off flexibility and ease of deployment for an increased challenge of performance. The traditional way to increase NF performance is by distributing traffic to multiple CPU cores, but this poses a significant challenge: how to parallelize an NF without breaking its semantics? We propose Maestro, a tool that analyzes a sequential implementation of an NF and automatically generates an enhanced parallel version that carefully configures the NIC's Receive Side Scaling mechanism to distribute traffic across cores, while preserving semantics. When possible, Maestro orchestrates a shared-nothing architecture, with each core operating independently without shared memory coordination, maximizing performance. Otherwise, Maestro choreographs a fine-grained read-write locking mechanism that optimizes operation for typical Internet traffic. We parallelized 8 software NFs and show that they generally scale-up linearly until bottlenecked by PCIe when using small packets or by 100Gbps line-rate with typical Internet traffic. Maestro further outperforms modern hardware-based transactional memory mechanisms, even for challenging parallel-unfriendly workloads.


翻译:软件网络功能(NFs)在灵活性与部署便捷性之间权衡,却面临性能提升的更大挑战。传统上提升NF性能的方法是将流量分布到多个CPU核心,但这带来了重大难题:如何在保持语义不变的前提下实现NF的并行化?我们提出Maestro工具,它分析NF的顺序实现并自动生成增强的并行版本,通过精心配置网卡接收侧缩放机制来跨核心分配流量,同时保留原有语义。在可行的情况下,Maestro构建无共享架构,让每个核心独立运行而无需共享内存协调,从而实现性能最大化;否则,Maestro设计一种细粒度读写锁机制,针对典型互联网流量优化操作。我们对8个软件NF进行并行化处理,结果表明其性能通常呈线性扩展,直至小数据包场景下受限于PCIe带宽,或在典型互联网流量下达到100Gbps线速瓶颈。即使面对不利于并行的挑战性工作负载,Maestro的性能仍优于基于硬件的现代事务内存机制。

0
下载
关闭预览

相关内容

NFS是一种分布式文件系统协议,最初由Sun Microsystems公司开发,并于1984年发布。[1]其功能旨在允许客户端主机可以像访问本地存储一样通过网络访问服务器端文件。 NFS和其他许多协议一样,是基于开放网络运算远程过程调用(ONC RPC)协议之上的。它是一个开放、标准的RFC协议,任何人或组织都可以依据标准实现它。 >
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月16日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
49+阅读 · 2021年5月9日
Arxiv
20+阅读 · 2021年2月28日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月16日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
49+阅读 · 2021年5月9日
Arxiv
20+阅读 · 2021年2月28日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员