基于龙芯3A的Linux系统网络设备性能优化设计与实现

发布时间：2017-06-09 09:07

  本文关键词：基于龙芯3A的Linux系统网络设备性能优化设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国产化软硬件技术的飞速发展,国产化计算机板卡已经逐步从理论试验研究转向各领域的实际应用产品研制,用户需求也从最初的单纯功能要求转变为更加具体而细致的性能要求。本文根据用户功能需求,设计了一款基于龙芯3A的网络处理板卡及配套软件系统,同时为满足用户提出的网络性能要求,进行了一系列基于龙芯处理器、网络协议栈及驱动层的优化,最终设计出基于龙芯3A网络处理板的网络性能优化组件。本文首先介绍龙芯3A网络处理板优化所涉及的主要优化技术,然后对龙芯3A网络处理板的软硬件设计进行了描述,接着对当前网络处理板进行了初次性能评估测试,并对测试结果进行分析。在此基础上,针对当前网络处理板的网络性能优化目标,提出Linux系统下的网络性能优化技术,主要包括基于多核处理器的网卡中断处理优化,基于Intel i350驱动的配置及架构优化和基于Linux网络协议栈的流程优化。通过上述三种主要类型的组合技术优化,形成了此次课题的最终优化软件产品。优化完成后,再次对龙芯3A网络处理板的网络功能及性能进行了测试和对测试结果进行最终分析及确认。本文的重点在于设计了一套适用于当前龙芯3A网络处理板网络性能优化方案。优化方案涉及到的技术主要包括了硬件中断在多核间均衡技术、DMA预分配技术以及Linux软中断均衡技术。本文在深入分析研究上述优化技术原理的基础上,通过理论建模及反复测试,最终定制开发出符合当前网络处理板性能要求的优化方案,并对优化前后的龙芯3A网络处理板分别进行了测试,用实验测试数据证明了该优化方案能够提高当前龙芯3A网络处理板在Linux下的网络吞吐率及转发延迟数据。
【关键词】：龙芯3A 多核优化 中断均衡
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 论文研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外研究情况分析11-12
• 1.2.2 国内研究情况分析12-14
• 1.2.3 驱动层优化14
• 1.2.4 协议栈优化14-15
• 1.2.5 处理器架构优化15-16
• 1.2.6 内核裁剪优化16
• 1.3 本人主要工作及目标16
• 1.4 论文结构16-18
• 第二章 相关技术分析18-26
• 2.1 龙芯 3A处理器18-21
• 2.1.1 处理器Cache优化技术19-20
• 2.1.2 Linux下多核优化技术20-21
• 2.2 Linux网络性能优化技术21-25
• 2.2.1 TSO优化技术/GSO优化技术21-23
• 2.2.2 LRO/GRO优化技术23-24
• 2.2.3 NAPI优化技术24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 基于龙芯 3A网络处理板性能测试及分析26-44
• 3.1 龙芯 3A网络处理板硬件设计26-28
• 3.2 龙芯 3A网络处理板软件系统设计28-30
• 3.2.1 Bootloader开发设计28-29
• 3.2.2 操作系统、驱动程序开发设计29-30
• 3.3 龙芯 3A网络处理板的性能评估测试及分析30-35
• 3.3.1 CPU性能测试工具介绍30-31
• 3.3.2 龙芯 3A基于SPEC 2000的测试结果31-33
• 3.3.3 龙芯 3A基于CoreMark的测试结果33-34
• 3.3.4 处理器性能评估分析34-35
• 3.4 Linux下龙芯网络处理板网络性能评估测试35-42
• 3.4.1 网络性能测试基准协议35
• 3.4.2 网络性能测试方案35-39
• 3.4.3 网络性能测试结果39-41
• 3.4.4 网络性能测试结果分析41-42
• 3.5 性能优化设计目标42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 基于龙芯 3A网络处理板网络性能优化设计44-69
• 4.1 基于龙芯 3A处理器的优化设计44-53
• 4.1.1 龙芯 3A处理器的中断机制44-47
• 4.1.2 龙芯 3A Linux下中断使用分析47-48
• 4.1.3 龙芯 3A双路多核架构优化48-49
• 4.1.4 龙芯 3A处理器多核使用占用率测试及分析49-50
• 4.1.5 龙芯 3A网络处理板CPU占有率优化理论模型50-51
• 4.1.6 龙芯 3A网络处理板CPU占有率优化实现51-53
• 4.2 基于网卡驱动的优化设计53-61
• 4.2.1 Linux i350驱动及其主要参数说明54-57
• 4.2.2 Linux i350驱动参数配置分析及优化57-58
• 4.2.3 Linux i350驱动结构分析及优化原理58-60
• 4.2.4 Linux i350驱动结构优化实现60-61
• 4.3 基于Linux内核的优化设计61-68
• 4.3.1 Linux内核网络协议栈架构61-64
• 4.3.2 Linux内核协议栈的优化原理64-67
• 4.3.3 Linux内核协议栈的优化实现67-68
• 4.4 基于龙芯 3A网络处理板的网络性能组合优化组件68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 基于龙芯 3A网络处理板的优化后测试69-75
• 5.1 龙芯 3A网络处理板优化配置69
• 5.2 网络处理板网络连通性功能测试69-70
• 5.3 网络处理板吞吐量测试70-71
• 5.4 吞吐量优化后测试数据及前后对比71-72
• 5.5 网络处理板转发延时测试72-73
• 5.6 转发延迟优化后测试数据及前后对比73-74
• 5.7 优化结论74
• 5.8 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 发展趋势展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80

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