NICのデバドラ開発

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1. NICデバドラ開発 ド入門からの開発
2. 自己紹介 - 河原颯太(かわはらそうた) @khwarizmi6514 - 法政大学応用情報工学科 学部4年(春からM1) 金井(ネットワークセキュリティ)研 究室所属 - 小学5年から野球を初めて高校3年までやっていた. - 春日部高校出身です! (これを言うといろんなところで先輩後輩が釣れることに最近 気が付いた) - パソコンとは無縁の生活だったが, 大学入学時, 気が付いたらパソコンをやらなけ ればいけなくなっていた. - 一緒に研究をしてくれる後輩募集中 (一人で研究をしていて寂しい)
3. 最近やってた(やってる)こと - ネットワークスタック実装 - DPDK・netmap・XDP (XDPが激アツ) - NICのハードウェア機能活用による性能比較調査 - Linuxネットワークパフォーマンス調査 *最近やりたいこと* - FreeBSDで性能調査(ネットワークスタック参照したりしときながら触ったことがな い) - FPGA(購入してLEDチカチカまでしてそのままタンスの奥にいる) - EDM作りたみがある(動画音楽編集全般
4. 採択からテーマ決めまでの経緯 何をもってネットワーク入門とするか
5. 何を持ってネットワーク入門とするか - WEB系 - ルーティング・ネットワーク構築 - ネットワークプログラミング - ネットワークスタック - ソフト的パケットIO - ハード的パケットIO - NW機器自作
6. 僕の考えるネットワーク入門 - WEB系 - ルーティング・ネットワーク構築 - ネットワークプログラミング - ネットワークスタック - ソフト的パケットIO - ハード的パケットIO - NW機器自作
7. 採択からテーマ決めまでの経緯 当時ネットワークスタック実装初期で, それをテーマに応募. ↓ 採択後間が空いてしまいその間にUDPまで動いてかつTCPも目処が立っていた. ↓ パケットIOの勉強がしたく, NICのデバドラの開発を希望した.
8. ここまでで学習したことをざっと
9. STEP1 カーネルに機能追加をする Linuxはカーネルモジュールをロードすることで機能追加が可能. ↓ デバイス固有の動作を定義するデバイスドライバもこれで実現されることが多い. ↓ カーネルモジュール開発入門
10. STEP1 カーネルに機能追加をする サイボウズ技術顧問の @satoru_takeuchi さんの入門記事 https://qiita.com/satoru_takeuchi/items/83c8e2f38176d2724f48 電子書籍もあった https://windhole.booth.pm/items/1169009
11. STEP2 デバイスファイル Linuxの主要機能ファイルシステム. デバイスもファイルとして扱われる. 「キャラクタデバイス」「ブロックデバイス」がある. ↓ キャラクタデバイスを実装してみる
12. STEP2 デバイスファイル *ポイントっぽいところ* - メジャー番号の動的割り当て - alloc_chrdev_regionを使う. - デバイスメソッド - struct file_operations という構造体を初期化することで動作を定義できる . - デバイスの登録 - void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops); - int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);
13. STEP3 ネットワークデバイス ネットワークデバイスはブロックデバイスと似ているが, - デバイスファイルを持たない - インタフェースが異なる - デバイスからの非同期アクセスがある(パケットの受信) といった相違点がある.
14. STEP4 物理NICを操作する - PCI操作等のインタフェースの操作 - ハードウェア固有の操作を理解しなければならない
15. 初めてのカーネル空間で大変なこと デバッグが超大変
16. デバッグ手法 - kgdb, kdb gbdサーバ的なものがカーネル内 にいるような使い方 - kprobes カーネル空間にブレークポイント を仕込める
17. 今後やっていくこと - まだ物理 NICを相手にちゃんと動いていないので動かす - 高速なパケットIOを目指す - NAPI (ポーリング) - カーネルバイパスなメモリアクセスの実装 将来的に趣味でできたらいいなと思うこと - FPGAで自作NICして自作ドライバでパケットIOする
18. 何を持ってネットワーク入門とするか - WEB系 - ルーティング・ネットワーク構築 - ネットワークプログラミング - ネットワークスタック - ソフト的パケットIO - ハード的パケットIO - NW機器自作