基于Cavium多核处理平台的流量控制网关设计与实现
发布时间：2022-12-08 00:09
随着计算机网络的高速发展,各种新兴网络业务层出不穷,日益复杂的网络环境对网络设备提出了更高的要求。网关作为连接多个网络的枢纽,对网络整体性能有很大影响,一方面越来越多的网络用户和多样化的业务要求网关提供足够大的吞吐量,另一方面各种业务竞争有限的带宽必然会导致某些关键业务无法得到足够的网络资源,服务质量下降。 本文针对高速网络环境下传统网关面临的处理能力瓶颈和服务质量问题,深入研究利用多核技术处理网络流量的解决方案,分析网络流量控制机制,重点解决了主动队列管理算法中最核心的公平性问题,旨在结合多核平台硬件加速特色、流水线处理和多核并行等优势实现兼具实时性、有效性、公平性和可扩展性的流量控制网关系统。 本文实现的流量控制网关系统采用多核硬件平台,系统架构设计上充分利用其多核并行特点、改进的流水线技术和基于Group的任务调度机制,大幅度提高了网络分组处理效率。同时,在对网络流量控制技术的研究上,本文对比分析了典型的主动式队列管理算法,针对XCHOKe算法中存在的误击累积和低效惩罚问题,提出基于恶意度的XCHOKe改进主动式队列管理算法ML-XCHOKe,应用误判影响消除机制和基...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1. 研究背景及意义
1.2. 研究内容及章节安排
第二章 相关技术研究
2.1. 多核技术发展现状与趋势
2.1.1. 多核技术产生背景
2.1.2. 多核处理器分类
2.1.3. 多核技术发展趋势
2.2. 流量控制发展现状与趋势
2.2.1. 流量控制产生背景
2.2.2. 基于源端与基于链路的流量控制
2.2.3. 被动队列管理与主动队列管理
2.2.4. 流量控制发展趋势
第三章 基于恶意度的流量控制改进算法(ML-XCHOKe)
3.1. 典型主动队列管理算法分析
3.2. XCHOKe算法分析
3.2.1. XCHOKe算法原理
3.2.2. XCHOKe存在的问题
3.3. ML-XCHOKe算法(Malicious Level based-XCHOKe)
3.3.1. 算法改进
3.3.2. 算法描述
3.4. 仿真实验与结果分析
3.5. 结论
第四章 基于Cavium平台流量控制网关设计与实现
4.1. OCTEON多核处理器
4.1.1. OCTEON处理器介绍
4.1.2. 核间同步机制
4.1.3. 任务调度机制
4.1.4. 运行模式
4.1.5. 软件架构
4.1.6. 开发平台
4.2. 系统总体设计
4.2.1. 系统概述
4.2.2. 功能模块划分
4.2.3. 软件架构
4.2.4. 基于group的任务调度机制
4.3. 系统功能模块
4.3.1. 数据包接收模块
4.3.2. 队列调度模块
4.3.3. 流量控制模块
4.3.4. 数据包转发模块
第五章 系统测试与结果分析
5.1. 测试目标
5.2. 测试环境
5.3. 测试内容
5.3.1. 实时性和有效性测试
5.3.2. 公平性测试
5.4. 测试结论
第六章 总结与展望
6.1. 论文主要工作
6.2. 下一步展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]队列管理算法DropTail和RED研究与仿真[J]. 肖权权,段迅. 计算机与现代化. 2011(11)
[2]HCHOKe:改进的公平主动队列管理算法[J]. 姜明,边浩,陈勤. 计算机工程. 2010(10)
[3]S-CHOKe:一种增强CHOKe公平性的主动式队列管理算法[J]. 龚静,吴春明. 电子学报. 2010(05)
[4]改进的基于CHOKe击中历史的公平主动式队列管理[J]. 姜明,边浩,张少丽. 计算机应用. 2010(02)
[5]多核处理器及其对系统结构设计的影响[J]. 谢向辉,胡苏太,李宏亮. 计算机科学与探索. 2008(06)
[6]改进的公平随机早期检测队列管理算法[J]. 平玲娣,郭行波,潘雪增,陈晓峰. 浙江大学学报(工学版). 2007(12)
[7]IP网络中的拥塞控制[J]. 任丰原,林闯,刘卫东. 计算机学报. 2003(09)
博士论文
[1]网络拥塞控制中主动队列管理算法的鲁棒性研究[D]. 秦凯运.上海交通大学 2007
[2]IP网络QoS技术研究[D]. 陈晓峰.浙江大学 2006
硕士论文
[1]多核处理器架构下软件运行时验证方法研究[D]. 张剑.南京航空航天大学 2010
[2]基于Octeon多核处理的网络入侵检测系统研究与设计[D]. 李建萍.苏州大学 2010
[3]多核多线程处理器环境下软件系统的设计与实现[D]. 方先康.北京邮电大学 2008
本文编号：3713138
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1. 研究背景及意义
1.2. 研究内容及章节安排
第二章 相关技术研究
2.1. 多核技术发展现状与趋势
2.1.1. 多核技术产生背景
2.1.2. 多核处理器分类
2.1.3. 多核技术发展趋势
2.2. 流量控制发展现状与趋势
2.2.1. 流量控制产生背景
2.2.2. 基于源端与基于链路的流量控制
2.2.3. 被动队列管理与主动队列管理
2.2.4. 流量控制发展趋势
第三章 基于恶意度的流量控制改进算法(ML-XCHOKe)
3.1. 典型主动队列管理算法分析
3.2. XCHOKe算法分析
3.2.1. XCHOKe算法原理
3.2.2. XCHOKe存在的问题
3.3. ML-XCHOKe算法(Malicious Level based-XCHOKe)
3.3.1. 算法改进
3.3.2. 算法描述
3.4. 仿真实验与结果分析
3.5. 结论
第四章 基于Cavium平台流量控制网关设计与实现
4.1. OCTEON多核处理器
4.1.1. OCTEON处理器介绍
4.1.2. 核间同步机制
4.1.3. 任务调度机制
4.1.4. 运行模式
4.1.5. 软件架构
4.1.6. 开发平台
4.2. 系统总体设计
4.2.1. 系统概述
4.2.2. 功能模块划分
4.2.3. 软件架构
4.2.4. 基于group的任务调度机制
4.3. 系统功能模块
4.3.1. 数据包接收模块
4.3.2. 队列调度模块
4.3.3. 流量控制模块
4.3.4. 数据包转发模块
第五章 系统测试与结果分析
5.1. 测试目标
5.2. 测试环境
5.3. 测试内容
5.3.1. 实时性和有效性测试
5.3.2. 公平性测试
5.4. 测试结论
第六章 总结与展望
6.1. 论文主要工作
6.2. 下一步展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]队列管理算法DropTail和RED研究与仿真[J]. 肖权权,段迅. 计算机与现代化. 2011(11)
[2]HCHOKe:改进的公平主动队列管理算法[J]. 姜明,边浩,陈勤. 计算机工程. 2010(10)
[3]S-CHOKe:一种增强CHOKe公平性的主动式队列管理算法[J]. 龚静,吴春明. 电子学报. 2010(05)
[4]改进的基于CHOKe击中历史的公平主动式队列管理[J]. 姜明,边浩,张少丽. 计算机应用. 2010(02)
[5]多核处理器及其对系统结构设计的影响[J]. 谢向辉,胡苏太,李宏亮. 计算机科学与探索. 2008(06)
[6]改进的公平随机早期检测队列管理算法[J]. 平玲娣,郭行波,潘雪增,陈晓峰. 浙江大学学报(工学版). 2007(12)
[7]IP网络中的拥塞控制[J]. 任丰原,林闯,刘卫东. 计算机学报. 2003(09)
博士论文
[1]网络拥塞控制中主动队列管理算法的鲁棒性研究[D]. 秦凯运.上海交通大学 2007
[2]IP网络QoS技术研究[D]. 陈晓峰.浙江大学 2006
硕士论文
[1]多核处理器架构下软件运行时验证方法研究[D]. 张剑.南京航空航天大学 2010
[2]基于Octeon多核处理的网络入侵检测系统研究与设计[D]. 李建萍.苏州大学 2010
[3]多核多线程处理器环境下软件系统的设计与实现[D]. 方先康.北京邮电大学 2008
本文编号：3713138
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/3713138.html
