SPDK线程模型

news2025/7/7 14:15:32

一、reactor线程

与传统的reactor线程模型相比，SPDK的reactor在功能实现上还是有很大区别的，线程不在基于流水线形式进行作业，而是采用Run-To-Complete来做运行处理。

如图所示，每个reactor线程会绑定一个cpu core，线程的主体函数通过reactor_run来封装，运行期间主要做以下处理。

(1) 充当事件轮询器对event无锁队列进行轮询 reactor线程采用RTC方式运行，线程运行期间不能有上下文切换的逻辑发生，线程之间如果想要做使用交互则可通过event无锁队列来做请求中转(相关功能函数可参考spdk_event_allocate、spdk_event_call)，每个event事件会传递一个函数指针，reactor线程获取到事件对象后，会对其所指向的功能函数做调用处理。

(2) 轮询每个协程的poller函数协程的定义决定了reactor的运行行为，我们可以根据自己的需要来编写相关的协程函数，并将其注入到reactor线程模型，去做周期性的轮询处理。需要注意的是，协程函数的编写不能引入额外的锁操作(防止reactor线程出现上下文切换)，也不能是处理起来特别耗时的同步动作(阻碍后续操作的执行)，需要遵循异步无锁编程原则来对函数的功能做定义实现。

(3) 处理协程间通信 SPDK的协程采用spdk_thread进行封装(可通过spdk_thread_create函数来创建)，与reactor线程类似，其内部也有一个无锁队列来负责接收其他协程发送过来的请求，这些队列统一由reactor线程去做轮询处理。（免费订阅,永久学习）学习地址: Dpdk/网络协议栈/vpp/OvS/DDos/NFV/虚拟化/高性能专家-学习视频教程-腾讯课堂

二、RDMA集成到reactor

为了实现Server端整体链路run to complete改造，可考虑将RDMA组件也一并集成到reactor线程模型中去，以此来实现请求的异步接受和处理，大体的集成方案如图所示。

首先由Listener线程负责感知客户端的连接请求，并创建与之对应的QP来负责与客户端进行交互，每个QP会绑定一个CQ，完成有关上下文的初始化操作之后，需要触发一个event事件给reactor线程(提交到线程的无锁队列)，事件所对应的操作函数主要是注册一个RDMA Poller，来对创建好的CQ进行轮询(借助ibv_poll_cq函数)，以便对客户端的request请求进行感知。

接收到请求之后的处理逻辑比较关键，不同于传统的reactor线程模型，请求被接收后会采用独立的handler来对其进行处理，SPDK则全部交由reactor线程内部来完成，从而避免了线程的上下文切换。

因此针对请求的处理不可以是一个特别耗时的同步动作，因为这样便会阻塞后续的请求，从而出现比较大的长尾时延问题。为此可考虑将请求的执行尽量做成异步，比如针对硬盘的访问操作，可借助NVMe用户态驱动来实现IO的异步处理。

这样从请求接收到最后response返回，整个RPC处理链路全部在reactor线程内部完成，中间没有任何上下文切换，也不会有锁同步所带来的overhead开销。