基于端系统的分组IO加速技术应用研究

发布时间：2017-08-12 10:36

  本文关键词：基于端系统的分组IO加速技术应用研究

  更多相关文章： 端系统 多核 流亲和 链式发送 TLB

【摘要】：随着新型网络业务、网络协议以及多核技术的发展和成熟,具有高速业务处理能力、高可编程性、基于多核处理器的网络分组处理端系统,成为学术界和工业界研究的热点。一方面,通用多核分组处理性能受到诸如TLB表项失效率高、分组IO开销大、多核共享内存以及CPU中断处理等问题的困扰;另一方面,数据加载、发送、拷贝以及缓冲区管理占用大量分组IO处理时间。针对上述问题,本文提出了一种基于端系统应用的分组IO加速技术,主要工作和创新点包括:(1)提出了基于端系统的分组IO接收端流亲和技术,即数据通路和缓冲区流亲和,将每个线程接收、处理的数据,附着到指定内核上运行,大为降低TLB表项失效带来的开销。缓冲区地址池的创建、分配、释放由硬件完成,接收端数据路径是一种无中断的、多线程并行处理的、包含极少数据复制的快速通道。(2)提出了基于端系统的分组IO发送端链式发送技术,CPU访问任意内存空间由专用硬件完成,并采用快速链式发送技术,发送端是一种无中断的、数据链式传输的快速通道。(3)设计了分组IO加速技术的实现框架,对实现框架中各模块和数据结构进行了详细设计,并定义各模块间的交互关系。(4)搭建可编程网络实验平台,并对端系统应用分组IO的性能进行了实验与测试,实验结果表明,采用IO加速技术的端系统,能够使平均报文收发性能最高提升达2.14倍。综上所述,本文提出了基于端系统应用的分组IO加速技术,该技术已成功应用于基于高性能国产CPU构建的通用多核网络处理器平台上,其研究成果对分组IO加速技术的研究有一定的理论意义和实用价值。
【关键词】：端系统 多核 流亲和 链式发送 TLB
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文的工作和创新11
• 1.4 论文结构11-13
• 第二章 相关研究13-24
• 2.1 DMA、PCIE简介13-14
• 2.2 通用网络接口报文IO技术14-17
• 2.3 软件路由器报文IO技术17-19
• 2.4 网络处理器报文IO技术19-23
• 2.4.1 IBM PowerNP NP4GS3网络处理器19-20
• 2.4.2 XLR网络处理器20-22
• 2.4.3 EZchip NP-4 网络处理器22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 新型分组IO接收端流亲和技术24-32
• 3.1 流亲和技术设计原理24
• 3.2 流亲和技术体系架构24-30
• 3.2.1 流亲和报文缓冲区描述符管理机制24-28
• 3.2.2 流亲和接收机制28-30
• 3.3 流亲和技术实现系统30-31
• 3.4 小结31-32
• 第四章 新型分组IO发送端链式发送技术32-40
• 4.1 链式发送设计原理32
• 4.2 链式发送体系结构32-38
• 4.2.1 PCIE接收机制34-35
• 4.2.2 PCIE发送机制35-36
• 4.2.3 DMA转发机制36-37
• 4.2.4 DMA描述符管理机制37-38
• 4.3 分组IO链式发送算法描述38-39
• 4.4 小结39-40
• 第五章 分组IO加速技术实现与性能分析40-57
• 5.1 开发平台简介40
• 5.2 分组IO加速系统实现40-55
• 5.2.1 DMA接收模块（DMA_RX）41-44
• 5.2.2 PCIE接收模块（PCIE_RX）44-48
• 5.2.3 PICE发送模块（PCIE_TX）48-52
• 5.2.4 DMA描述符管理模块（DMA_TX_DES）52-53
• 5.2.5 DMA转发模块（DMA_TX_PKT）53-55
• 5.3 实验结果与分析55-56
• 5.4 小结56-57
• 第六章 总结与展望57-58
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 附录A 报文传输格式61-62
• 攻读学位期间发表的论文及参加的项目62-63
• 致谢63

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本文编号：661185