低功耗核心路由器设计的关键技术的研究

发布时间：2021-08-11 07:22

　　信息和通信技术领域所消耗的电能非常巨大，目前已占全球总体能耗的5%以上。并且随着全球网络规模的迅速增长，该比例还在持续上升。路由器是最核心的网络设备之一，其功耗也随着性能的提升而不断增加。针对绿色互联网的研究已经广泛展开。与其它研究方法不同的是，本文通过在体系结构层面上的重设计对核心路由器展开了省电研究。路由器中的线卡被分为网络接口和分组处理两个模块，网络接口用来收发数据，分组处理模块则用来实现路由查找、分组转发等功能。其中分组处理模块所消耗的功耗在路由器中占据统治地位。在负载较低时，整个路由器范围内的分组处理模块的处理能力被各网络接口所共享。通过将整个路由器的负载集中到部分分组处理模块上，并关闭其它空闲的分组处理模块的方法，达到节省功耗的目的。本文对这种低功耗路由器体系结构进行了研究，并命名为GreenRouter，取得的主要成果如下：1.在体系结构层面上重新设计了核心路由器，以实现路由器范围内的分组处理能力的共享。将线卡拆分得到的网络接口和分组处理模块分别称为子板和母板。通过使用一个额外的交换网络，实现了各子板负载对母板处理能力的共享。同时设计了分布式的分发器系统以实现负载从子板到... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

性能自适应和短时关闭省电方法比较

从而增加了负载的突发性。而相反的，性能自适应则使得负[12]，降低了突发性。对于两种方法的结合，如图 2.1(d)所示，并不一定就能取得叠加的省电因为性能自适应会增加数据包的处理时间，从而导致数据包之间的间使得短时关闭不能取得原来的效果。同时需要指出，和其它网络省电方法一样，性能自适应和短时关闭省取得的省电效率与网络负载的特征（例如分组到达间隔、突发水平等。例如，短时关闭中，如果网络负载的突发水平很高，那么可以取得效果。这是因为可以减少电路模块从打开和关闭之间转换的次数，电长时间的处在低功耗的状态。从这点考虑出发，在[12]中作者首先提出上游器件的负载整形，充分发挥短时关闭的省电方法，并称之为 But。

么其服务就会停止，并且会丢失网络连接（网络中有很多面向连接的协议）。因此，休眠的器件就在网络中失去了存在感，因为它既不能保持网络不能回应一些网络管理或服务维护的信息。进一步的，当唤醒休眠的设备备的重启和初始化也是一个复杂的过程。目前的个人电脑等通用计算机中已经包含了这样的功耗管理功能（允许迅速的休眠进入低功耗模式），但其中的网络服务和功能经常被这样的休断和影响。这是因为目前的通用电脑不能够在进入休眠模式的时候还保证结、LAN 服务等。这也是为什么目前很多个人电脑和服务器虽然有休眠模然经常保持着开机状态的原因，因为很多时候这些计算机/服务器有被远程需求。并且，对于数量更加庞大且占据人们生活比重越来越大的移动电子手机、平板电脑等，和个人电脑比，对网络连接的依赖性更强。在[21-24]中，作者面对需要保证网络连接的场景做出了研究，他们的解决在主机和网络之间增加一个小的设备，命名为网络连接代理（Network Covity Proxy）。利用网络连接代理来替代主机在网络中的存在。


本文编号：3335736