DPDKベース低遅延リアルタイム映像処理フレームワークの性能解析システム

DPDKフレームワークで実装したアプリケーションは，高速度領域のパイプライン処理となるためデバッグが難しい上に，安定動作のためのハードウェア性能の必要条件が明確でないという課題がある．本研究では，(1)DPDKパイプライン一括モニタによる観測機構，(2)高精度ネットワークモニタとの連携による映像処理機能のトータルな処理速度の観測機構を開発し，アプリケーション開発を容易化する．今期は，研究の基本方針の評価として，我々がDPDKで作成した映像スイッチング処理におけるSRv6のオーバヘッドを題材に簡単な性能測定ツールを作成した．それぞれのデータ量は，24Gbpsである．まず，映像処理機能の各パイプラインステージにCPUのTSCレジスタを活用したクロック数のカウント機能を付加し，外部から簡単に読み出しする機能を作成することで，フレームレベルでの正常処理動作を定期的に監視するシステムを作成した．それと共に，入力された映像パケットが加工されて出力されるまでの遅延を正確に求めるために，10GbEの入力インタフェースおよび出力インタフェースのそれぞれのデータラインを光タップにより分岐し，ARISTA Networks社の汎用L2スイッチに付与されているTapアグリゲーションのタイムスタンプ付与機能を使う事で，該当の入力パケットが映像処理を経て，出力パケットとして出力される処理遅延をnsレベルの粒度で監視可能なシステムを作った．CPUの内部および入出力のパケットが観測対象である事の同定には，映像ストリームデータのフレーム番号およびパケット毎に付与されたシーケンス番号が付与されている特性を活用した．これにより，DPDKにより実装された映像処理機能のパイプライン正常動作の確認と共に，SRv6化によるプロトコル処理オーバヘッドが観測でき，これにより得られた観測結果をNS研究会で公表する事ができた．

DPDKフレームワークで実装したアプリケーションは，高速度領域のパイプライン処理となるためデバッグが難しい上に，安定動作のためのハードウェア性能の必要条件が明確でないという課題がある．本研究では，(1)DPDKパイプライン一括モニタによる観測機構，(2)高精度ネットワークモニタとの連携による映像処理機能のトータルな処理速度の観測機構を開発し，アプリケーション開発を容易化する．今期は，研究の基本方針の評価として，我々がDPDKで作成した映像スイッチング処理におけるSRv6のオーバヘッドを題材に簡単な性能測定ツールを作成した．それぞれのデータ量は，24Gbpsである．まず，映像処理機能の各パイプラインステージにCPUのTSCレジスタを活用したクロック数のカウント機能を付加し，外部から簡単に読み出しする機能を作成することで，フレームレベルでの正常処理動作を定期的に監視するシステムを作成した．それと共に，入力された映像パケットが加工されて出力されるまでの遅延を正確に求めるために，10GbEの入力インタフェースおよび出力インタフェースのそれぞれのデータラインを光タップにより分岐し，ARISTA Networks社の汎用L2スイッチに付与されているTapアグリゲーションのタイムスタンプ付与機能を使う事で，該当の入力パケットが映像処理を経て，出力パケットとして出力される処理遅延をnsレベルの粒度で監視可能なシステムを作った．CPUの内部および入出力のパケットが観測対象である事の同定には，映像ストリームデータのフレーム番号およびパケット毎に付与されたシーケンス番号が付与されている特性を活用した．これにより，DPDKにより実装された映像処理機能のパイプライン正常動作の確認と共に，SRv6化によるプロトコル処理オーバヘッドが観測でき，これにより得られた観測結果をNS研究会で公表する事ができた．