Что ты такое, dhclient?

Сетевой стек Linux не прост даже на первый взгляд: приложение — в юзерспейсе, а всё, что после сокета, — в ядре операционки. И там тысяча реализаций TCP. Любое взаимодействие с сетью — системный вызов с переключением контекста в ядре.

Чтобы лишний раз не дёргать ядро прерываниями, придумали DMA — Direct Memory Access. Это когда трафик пишется напрямую в память, откуда он считывается приложением в обход ядра. И это дало жизнь классу софта с режимом работы kernel bypass. Например, при DPDK (Intel Data Plane Development Kit) сетевая карта целиком передаётся в userspace, а ядро даже не подозревает о её существовании.

Потом был BPF. А ещё потом усилиями Алексея Старовойтова и компании миру была показана eBPF — штука, умеющая делать прокол в ядро и инжектировать туда микроскопические виртуальные машины с кодом, которые могут в обход всего и вся взаимодействовать с системными событиями, и в том числе с трафиком. Супербыстро и оптимально (на фоне стандартного стека, конечно же). А это в свою очередь дало возможность использовать XDP для ускорения обработки трафика.

Но даже помимо хаков работы с ядром есть такие штуки, как sk_buff, в которой хранятся метаданные всех миллионов протоколов (в большинстве случаев они вообще не нужны: тащим с собой легаси). Есть NAPI (New API), которая призвана уменьшить число прерываний. А 100500 вариантов разных tables? Iptables, arptables, ip6tables, ebtables, nftables…

Если вам мало — ещё придумали SR-IOV. Там тоже уже упомянутый DMA, а ещё можно посплитить физическую карточку на несколько виртуальных и раздать их в разные виртуалки и приложения. Под ручку с DMA идёт и RDMA, когда мы пишем трафик напрямую в память, но не в свою, а в чужую на удалённой по сети машине.

И в этих копаниях можно уйти безгранично далеко. Но сегодня мы всё же поговорим о вещах более приземлённых и повседневных, которые лишь приоткрывают вход в эту разветвлённую сеть кроличьих нор. Мы разберём одну любопытную задачку, на примере которой ужаснёмся (а кто-то ухмыльнётся деловито в усы) тому, как сложно может быть реализован такой простой протокол, как DHCP.

https://habr.com/ru/companies/yandex/articles/774462/

👉 @devops_star