カーネルバイパス（Kernel Bypass）について学ぼう！

１　はじめに

カーネルバイパス（Kernel Bypass）とは、ネットワークやストレージの高性能なデータ処理を実現するために、データの転送や操作をカーネルを介さずに直接ユーザースペースで行う技術です。

https://qiita.com/uguis410/items/17ec1e447e9716bfdca7

以下はカーネルバイパスの概要とその利点です：

２　概要

１　従来の方法

通常、ネットワークやストレージのデータはカーネルを経由してユーザースペースに渡されます。

この過程には、システムコールやコンテキストスイッチなどのオーバーヘッドが伴います。

https://curtaincall.weblike.jp/portfolio-unix/api.html

２　カーネルバイパス

デバイスドライバや特定のライブラリを使用して、データを直接ユーザースペースに渡す技術です。

これにより、カーネルの介在によるオーバーヘッドを削減し、高速なデータ処理を実現します。

３　利点

１　低レイテンシ

カーネルを介さずにデータを直接処理するため、レイテンシが低くなります。

２　高スループット

オーバーヘッドが少ないため、データのスループット（単位時間あたりのデータ処理量）が向上します。

３　効率的なCPU使用

カーネルの介在による不要な処理が省かれるため、CPUの使用効率が向上し、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。

４　主な用途

１　高頻度取引

金融取引システムなど、極めて低いレイテンシが要求される分野で使用されます。

２　データセンター

大規模なデータ転送やストレージ操作を効率化するために、データセンターで広く使用されています。

３　ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）

https://community.fs.com/jp/article/what-is-highperformance-computing-hpc.html

科学技術計算やシミュレーションなど、大量のデータ処理が必要な分野で利用されています。

５　代表的な技術

１　DPDK（Data Plane Development Kit）

高速なパケット処理を実現するためのライブラリ。

https://www.pngwing.com/en/free-png-dpbgi

２　RDMA（Remote Direct Memory Access）

ネットワークを介してリモートメモリに直接アクセスする技術。

https://www.techtarget.com/searchstorage/definition/Remote-Direct-Memory-Access

３　SPDK（Storage Performance Development Kit）

高性能なストレージデバイス向けのライブラリ。

https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/tool/introduction-to-the-storage-performance-development-kit-spdk.html

６　最後に

カーネルバイパスは、高性能が要求される現代のコンピューティング環境において重要な技術となっています。