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面向多线程分组分派的线程队列状态监测技术

发布时间:2018-03-15 17:56

  本文选题:网络处理器 切入点:线程分派 出处:《国防科学技术大学》2013年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着通用多核处理器性能的不断提升,基于通用多核处理器实现网络设备数据平面的处理已经成为目前发展的趋势,Intel等公司已经推出相关解决方案。通过可编程硬件的辅助,通用多核处理平台不但可以提高其分组I/O能力,而且还能将部分底层驱动实现的功能,如分组缓冲区管理,移植到硬件实现,进一步提高平台分组处理的性能。通用多核处理器使用多个并行的硬件线程对数据平面的分组进行处理,如何将到达的分组分配到不同的硬件线程对优化平台整体的处理能力十分关键。针对线程队列状态难以获取的问题,本文提出了基于监测每个线程队列报文到达和离开速率进行队列状态估算的方法,可有效解决线程分派中负载均衡实现困难的问题,本文的主要研究内容和创新点包括:(1)基于课题组前期研究提出的基于通用多核处理器和可编程加速硬件的网络处理器架构,提出了面向多线程数据平面处理的分组分派模型PacketFTD,并详细分析了PacketFTD对到达报文的分派策略。设计了一种FTD的分派技术,通过对FTD分析指出,报文进入线程队列的速率监测以及线程状态监测是实现FTD分派的核心。(2)评估了多线程分组队列的监测技术的设计要求,基于FTD提出了可实现精确队列状态监测的三色状态线程队列评估算法——TCSAP,并基于TCSAP对PacketFTD的核心模块进行了设计。(3)基于Modelsim建立了性能仿真环境,对PacketFTD的核心模块功能进行了验证。基于CompassNP平台对PacketFTD核心模块的性能进行了分析。分析结果表明,本文实现的多线程分组分派的监测技术可有效实现对输入的报文进行精确的监测,可支撑面向通用多核平台的分组分派机制PacketFTD的FTD技术的实现。本文提出的PacketFTD模型和基于到达离开速率监测的线程队列评估方法TCSAP可解决多个硬件线程之间报文分派的负载均衡问题,设计实现的精确测量模块可有效测量每个线程队列分组的到达速率,可以有效支撑FTD技术的实现,对基于通用多核处理器的网络处理平台设计具有重要的应用价值。
[Abstract]:With the continuous improvement of the performance of universal multi-core processors, the implementation of data plane processing of network devices based on general-purpose multi-core processors has become the trend of current development. Intel and other companies have introduced related solutions. The general multi-core processing platform can not only improve the capability of packet I / O, but also transplant some of the underlying driver functions, such as packet buffer management, to hardware implementation. To further improve the performance of platform packet processing. Universal multicore processors use multiple parallel hardware threads to process packets in the data plane. How to assign arrived packets to different hardware threads is very important to optimize the overall processing power of the platform. In this paper, a method of queue state estimation based on monitoring the arrival and departure rate of each thread queue message is proposed, which can effectively solve the problem of load balancing in thread dispatch. The main research contents and innovations of this paper include: (1) based on the network processor architecture based on general-purpose multi-core processor and programmable accelerated hardware, A packet dispatch model for multithreading data plane processing is proposed, and the dispatch strategy of PacketFTD to arrival packets is analyzed in detail. A FTD dispatch technique is designed and pointed out through the analysis of FTD. The rate monitoring of message entering thread queue and the monitoring of thread status are the core of FTD dispatch. (2) the design requirements of multi-thread packet queue monitoring technology are evaluated. Based on FTD, a three-color state thread queue evaluation algorithm based on FTD is proposed, and the core module of PacketFTD is designed based on TCSAP. The performance simulation environment is established based on Modelsim. The function of the core module of PacketFTD is verified. The performance of the core module of PacketFTD is analyzed based on the CompassNP platform. The results show that, The multi-thread grouping dispatch monitoring technology realized in this paper can effectively realize the accurate monitoring of the incoming packets. The implementation of FTD technology to support the grouping and dispatching mechanism PacketFTD for general multi-core platform. The proposed PacketFTD model and the evaluation method of thread queue based on departure rate monitoring (TCSAP) can solve the problem of packet sharing among multiple hardware threads. The problem of load balancing, The design and implementation of the precise measurement module can effectively measure the arrival rate of each thread queue packet and support the implementation of FTD technology effectively. It has important application value for the design of network processing platform based on general multi-core processor.
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP332

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本文编号:1616322

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