基于多核网络处理器的三层转发设计与实现

发布时间：2017-04-22 18:06

  本文关键词：基于多核网络处理器的三层转发设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线业务的崛起以及多媒体通信技术的广泛应用,网络带宽的需求也与日俱增。传统的WLAN AC(无线局域网接入控制器)系统一般采用12核的Octeon CN56XX多核网络处理器,而直接利用Linux内核的路由转发策略已难以满足高性能的数据转发。此外,利用交换芯片硬件转发也具有最多2048个三层转发表项的上限。因此在研究WLAN AC三层交换的时候,有必要重新考虑多核网络处理器下的三层转发方法。本文首先介绍了课题的研究现状,总结了WLAN AC系统下已有三层转发方法存在的问题。然后介绍了三层转发的原理,研究了多核网络处理器的软硬件架构、包处理流程和运行模式。在此基础上,提出了对三层转发过程按照数据面与控制面进行核间分离的软件实现架构。控制面作为三层转发的Slow Path(慢通道)执行三层转发表的生成以及维护,数据面作为三层转发的Fast Path(快通道)做报文转发处理。主要完成了：基于路由表和邻居表的三层转发更新策略,基于命名内存块的读写同步方法,基于LC-Trie(级压缩单词查找树)的快速P地址查找的回溯优化,以及基于POW单元的多核通信。最后,对常用路由查找算法进行了对比测试,以及对报文处理作为Linux用户态程序的方案与本方案进行了报文转发效率对比。从测试结果看出,本文所设计的三层转发方案适合WLAN AC系统要求,具有较好的性能和较强的实用性。
【关键词】：WLAN AC Octeon 三层转发 简单报文处理程序 多核
【学位授予单位】：武汉邮电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925.93;TP332
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 背景介绍8
• 1.2 研究现状8-9
• 1.3 主要工作9-10
• 1.4 论文实用性10
• 1.5 论文结构10-12
• 第2章 WLAN AC与交换技术12-17
• 2.1 WLAN概述12-13
• 2.2 AC体系结构13-14
• 2.3 交换技术14-15
• 2.3.1 二层交换14
• 2.3.2 三层路由14-15
• 2.3.3 三层交换15
• 2.4 本章小结15-17
• 第3章 多核网络处理器17-25
• 3.1 OCTEON简介17
• 3.2 OCTEON硬件结构17-20
• 3.3 OCTEON软件结构20-24
• 3.4 本章小结24-25
• 第4章 基于OCTEON的三层转发方案25-44
• 4.1 基于多核的控制面与数据面分离25-28
• 4.1.1 三层转发架构25-26
• 4.1.2 软件关联模块26-28
• 4.2 控制面三层转发SLOW PATH28-33
• 4.2.1 路由信息表与邻居表的信息更新28-29
• 4.2.2 三层接口实现29-30
• 4.2.3 三层转发表更新机制30-31
• 4.2.4 控制面与数据面同步方法31-33
• 4.3 数据面三层转发FAST PATH33-36
• 4.3.1 简单报文处理程序33-34
• 4.3.2 报文处理流程34-35
• 4.3.3 三层转发处理35-36
• 4.4 基于级压缩TRIE的快速IP查找方法36-43
• 4.4.1 常用路由查找算法36-40
• 4.4.2 基于级压缩Trie的算法优化40-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 三层转发的设计与实现44-56
• 5.1 三层转发更新模块44-48
• 5.1.1 事件驱动机制44-45
• 5.1.2 共享内存机制45-46
• 5.1.3 三层转发表更新46-48
• 5.2 同步配置模块48-52
• 5.2.1 同步配置通信机制48-50
• 5.2.2 同步配置流程50-51
• 5.2.3 接口索引表初始化51-52
• 5.3 报文处理模块52-55
• 5.3.1 报文调度52-54
• 5.3.2 三层转发54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 模拟环境下集成测试56-63
• 6.1 模拟环境的搭建56-60
• 6.1.1 系统环境初始化56-57
• 6.1.2 同步配置过程过程验证57-58
• 6.1.3 IP查找算法测试环境58-59
• 6.1.4 报文转发效率测试环境59-60
• 6.2 测试及结果分析60-62
• 6.2.1 IP查找算法测试及结果60-61
• 6.2.2 报文转发效率测试及结果61-62
• 6.3 本章小结62-63
• 第7章 总结与展望63-64
• 参考文献64-66
• 致谢66-67
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 附录2 主要英文缩写语对照表68

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本文编号：320951