面向NP-5网络处理器的多链路负载均衡系统的设计与实现

发布时间：2017-09-07 00:05

  本文关键词：面向NP-5网络处理器的多链路负载均衡系统的设计与实现

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【摘要】：如今,互联网飞速发展,人们与网络的关系日益紧密,生活中处处有互联网的存在。相关技术也是飞速发展,变化的很快。对于互联网服务供应商来说,他们使用的网络设备除了要求有高性能,能转发大量的数据报文,同时还要求设备具有一定的灵活性,能够适应网络技术的飞速发展,网络处理器同时兼顾性能与灵活性两个方面,用网络处理器作为高端的路由器的转发引擎已经成为了主流。路由器的核心功能是转发数据报文,高端设备对于转发的性能、规格与可靠性有很高的要求,多链路负载均衡技术同时提高转发的规格与可靠性,消除了一些来自链路层技术的制约。使得发往一个目的地的报文能够超出一条链路的带宽的限制,最多能使用这多条链路的总带宽来进行报文转发。本文实现了以EZchip公司的NP-5网络处理器作为转发引擎的路由器中的多链路负载均衡系统,包括两种多链路技术,一是等价路由,二是由链路聚合形成的聚合接口,在高端的路由器上实现了当存在多可用链路的情况下,利用这些可用链路,进行负载均衡的转发。同时还实现了用不同带宽的链路转发报文时按照带宽比分配流量,使得路由器能用于更多的场景。本文将系统分为两个大的模块,NP驱动模块维护表项,数据报文转发模块处理报文。利用NP-5芯片提供的NP-5芯片的操作接口与NP-5芯片的开发工具,实现了将控制信息下刷置NP-5芯片之中,然后用表项指导对报文的转发处理。使用modulo-n hash算法作为负载均衡算法,该算法很简单,算法开销比较小,同时算法以“流”为最小粒度进行负载均衡,并且算法的表现比较好,分担的比较均匀。最后对系统进行测试,最后的测试结果表明系统满足预期的功能性和非功能性的要求,符合最初的设计目标。
【关键词】：网络处理器 等价路由 聚合接口 负载均衡
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 项目来源和研究的目的及意义8-9
• 1.2 相关领域国内外研究现状9-12
• 1.2.1 路由器技术体系现状9-10
• 1.2.2 多链路负载均衡技术研究现状10-11
• 1.2.3 网络处理器的研究现状11-12
• 1.3 论文主要研究内容和组织结构12-14
• 第2章 多链路负载均衡系统的需求分析14-17
• 2.1 多链路负载均衡系统功能性需求分析14-15
• 2.2 多链路负载均衡系统非功能性需求分析15-16
• 2.3 本章小结16-17
• 第3章 多链路负载均衡系统的总体设计17-31
• 3.1 路由器架构17-24
• 3.1.1 路由器硬件架构17-18
• 3.1.2 NP-5 网络处理器18-21
• 3.1.3 数据报文转发流程21-24
• 3.2 系统模块划分与各模块设计24-28
• 3.2.1 系统模块划分24-25
• 3.2.2 NP驱动模块25-26
• 3.2.3 数据报文转发模块26-28
• 3.3 Modulo-n Hash算法28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 系统的详细设计与实现31-53
• 4.1 NP驱动模块详细设计与实现31-39
• 4.1.1 基本转发31-34
• 4.1.2 等价路由转发34-36
• 4.1.3 聚合接口转发36-39
• 4.2 数据报文转发模块39-52
• 4.2.1 TOPpreparse子模块39-42
• 4.2.2 TOPparse子模块42-45
• 4.2.3 TOPsearchⅠ子模块45-48
• 4.2.4 TOPresolve子模块48-51
• 4.2.5 TOPsearchⅡ子模块51
• 4.2.6 TOPmodify子模块51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 多链路负载均衡系统测试53-67
• 5.1 测试方案53-54
• 5.1.1 测试方法53
• 5.1.2 测试范围53
• 5.1.3 测试环境53-54
• 5.2 等价路由转发负载均衡测试54-62
• 5.3 聚合接口转发负载均衡测试62-65
• 5.4 等价路由与聚合接口结合的负载均衡测试65-66
• 5.5 测试结论66
• 5.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 个人简历73

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本文编号：806225