基于NP的分组转发与流量控制模块的研究

发布时间：2017-04-13 09:21

  本文关键词：基于NP的分组转发与流量控制模块的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着互联网的持续高速发展,网络的带宽不断提高,其所提供的业务种类不断增多。不同的业务对QoS有不同的要求,以队列管理与队列调度为核心的流量控制技术是实现QoS保证的一种重要途径,可以满足用户对于业务吞吐量、时延和时延抖动等需求。网络处理器平台是为网络处理专门设计,可编程且开发周期短,同时又具有高速处理性能。因此研究并实现基于网络处理器的分组转发和流量控制模块,具有重要的应用价值。本文以国家863计划“新一代星地融合宽带通信网络测试与仿真”项目为依托,主要完成了基于IXP2350网络处理器的分组转发和流量控制模块的设计与实现。本文阐述分组转发和流量控制的基本原理,对比几种典型的最长前缀匹配(LPM)查找方法,并探讨多种分组转发查找算法的时间和空间复杂度。另外,本文概述流量控制技术,并详细综述区分服务体系下的数据流分类、队列管理、队列调度关键技术。本文概述分组转发与流量控制系统的总体功能,并概要介绍网络处理器硬件平台及其可移植的软件开发架构。详细研究了该系统的整体设计与实现,设计一种分组转发和区分服务的流量控制方案,完成数据平面的链路状态检测模块、分组转发模块和流量控制模块等软件开发。分组转发模块的实现采用最长前缀匹配查找算法,流量控制模块的实现是通过对不同类别业务设置不同丢包率以控制业务流速率。针对赤字加权轮询DWRR调度算法在特定场景下吞吐量低和时延抖动性差的缺点,提出一种改进的DWRR队列调度算法。在所有队列分组长度随机均匀分布和某个队列出现连续短分组这两种场景下,仿真评估所提改进算法的吞吐量和时延抖动性能,仿真结果表明,所提算法可在一定程度上改善原有算法在吞吐量和时延抖动性方面的不足。最后,介绍Workbench开发工具,并给出两种测试场景及其具体搭建步骤,详细说明分组转发和流量控制的测试过程,测试结果初步验证所设计与实现的软件模块功能的正确性。总结全文并提出下一步工作安排。
【关键词】：分组转发 流量控制 最长前缀匹配(LPM) 赤字加权轮询(DWRR) IXP2350网络处理器
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.06
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景与意义14
• 1.2 国内外研究状况14-18
• 1.2.1 网络处理器的发展及应用状况14-16
• 1.2.2 路由查找算法的研究状况16-17
• 1.2.3 流量控制技术的发展状况17-18
• 1.3 论文章节安排18-20
• 第二章 分组转发与流量控制基本原理20-30
• 2.1 分组转发基本原理20-23
• 2.1.1 分组转发概述20
• 2.1.2 最长前缀匹配原理20-21
• 2.1.3 几种主要的LPM查找算法21-23
• 2.2 流量控制基本原理23-30
• 2.2.1 流量控制概述23-24
• 2.2.2 流量控制关键技术24-30
• 第三章 分组转发与流控模块的设计与实现30-52
• 3.1 分组转发与流控系统的功能30
• 3.2 开发平台概述30-34
• 3.2.1 网络处理器硬件平台介绍30-32
• 3.2.2 网络处理器可移植开发架构32-34
• 3.3 系统的整体实现方案介绍34-36
• 3.3.1 系统硬件组成34-35
• 3.3.2 系统软件构成35-36
• 3.4 三个功能模块的设计与实现36-45
• 3.4.1 系统资源分配及线程间通信36-37
• 3.4.2 两个关键的数据结构37-39
• 3.4.3 链路状态检测模块的实现39-40
• 3.4.4 分组转发模块的实现40-43
• 3.4.5 流量控制模块的实现43-45
• 3.5 一种改进的DWRR队列调度算法及其性能评估45-52
• 3.5.1 一种改进的DWRR队列调度算法45-46
• 3.5.2 IDWRR算法的性能仿真及分析46-52
• 第四章 分组转发与流控模块调测试52-64
• 4.1 开发工具简介及测试环境的搭建52-58
• 4.1.1 网络处理器软件开发工具52-53
• 4.1.2 测试环境的搭建53-58
• 4.2 分组转发功能的调测试58-60
• 4.3 流量控制功能的调测试60-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-70
• 作者简介70-71

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