Linux Kernel 3.3 bekämpft aufgeblähte Puffer

Linus Torvalds hat Linux 3.3 freigegeben, dessen Optimierungen des Zwischenspeichers diesmal in Bereich Netzwerk zu finden sind. Darunter sind die Byte Queue Limits, die die Netzwerklatenzen verringern sollen. Erste Teile von Android sind in den Staging-Bereich zurückgekehrt.

Der Schwerpunkt der Entwicklung im Linux-Kernel 3.3 ist die Bekämpfung des sogenannten Bufferbloat, der übermäßigen Nutzung des Puffers im Netzwerkstack. Mit den Byte Queue Limits (BQL) und dem TCP Buffer Size Controller lässt sich die Nutzung des Zwischenspeichers besser kontrollieren und sorgt so für geringere Latenzzeiten im Netzwerkstack. Außerdem gibt es erste zaghafte Versuche, den Code des Android-Kernels wieder mit seinem Ursprung zu vereinen.

Schwerpunkt Netzwerk

Viel Arbeit haben die Entwickler in Linux 3.3 in den Netzwerkstack investiert, vor allem, um die übermäßige Nutzung des Puffers zu reduzieren, das zu hohen Latenzzeiten führen kann. Google-Entwickler haben die Dynamic Queue Limits beigesteuert, aus denen die Byte Queue Limits entstanden. Statt wie bisher die Anzahl der Pakete im Zwischenspeicher als Grundlage für die Berechnung durch die Dynamic-Queue-Limits-Bibliothek zu nutzen, wird die Paketgröße verwendet. Wird eine bestimmte Byte-Zahl erreicht, schickt der Kernel keine Pakete mehr an den Netzwerkkartentreiber. Die Paketgröße bietet eine genauere Berechnungsgrundlage für die benötigte Zeit, bis der Zwischenspeicher wieder leer ist. Damit können Pakete mit hoher Priorität bevorzugt behandelt und die Latenzzeiten verringert werden. Die Treiberstacks Bnx2 und Bnx2x für Netzwerkkarten von Broadcom, Forcedeth für Nvidias Chipsätze oder E1000e für Intel-Chipsätze können bereits mit BQL gesteuert werden.

Im Kampf gegen den Bufferbloat soll auch der TCP Buffer Size Controller helfen, über den die Speicherverwaltung des Kernels den von TCP-Paketen belegten Speicher begrenzen kann. Das soll Engpässe auf Systemen mit knappem Arbeitsspeicher vermeiden. Mit der Network Priority Cgroup Infrastructure können die Ressourcen der Netzwerkinfrastruktur besser verwaltet werden. Dazu werden Prozesse in Control Groups (Cgroups) zusammengefasst, die auf die Netzwerkinfrastruktur zugreifen können. Dadurch lassen sich Ressourcen besser verwalten.

Linux 3.3 erhält auch einen sogenannten Team-Netzwerktreiber, der mit wenig Overhead den Zusammenschluss mehrerer Netzwerkgeräte ermöglicht. Dazu gibt es bereits die entsprechende Userspace-Bibliothek Libteam. Der Netzwerktreiber ist als Alternative zum bestehenden Bonding-Treiber gedacht und lässt sich besser skalieren. Beispielsweise kann eine Netzwerkkarte als Backup definiert werden, die die Kommunikation dann übernimmt, wenn die übergeordnete Netzwerkkarte nicht funktioniert.

Mit einem virtuellen Switch (Open vSwitch) lassen sich Netzwerke zwischen virtuellen Maschinen besser verwalten. Im Unterschied zu der bestehenden Linux bridge lassen sich ständig wechselnde Netzwerkkonfigurationen in virtuellen Umgebungen, etwa bei einem Umzug auf andere Hardware, einfacher erneut zuordnen.