面向通用多核CPU的高性能網(wǎng)絡(luò)I-O加速研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著通用多核技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，多核處理器在網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備中能夠提供較高的報(bào)文處理吞吐能力和支持更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文處理，為網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的分組轉(zhuǎn)發(fā)帶來了前所未有的靈活性、高效性和普適性。因此，面向通用多核CPU的高性能網(wǎng)絡(luò)I/O加速技術(shù)得到了廣泛研究。
　　現(xiàn)有面向通用多核的I/O加速技術(shù)，例如netmap和Intel DPDK，都擁有其對應(yīng)的軟件開發(fā)環(huán)境和編程接口，為應(yīng)用的報(bào)文處理提供I/O加速支撐。Self-Described Buffe

2、r（SDB）是一種基于硬件的緩沖區(qū)管理技術(shù)，消除了軟件對緩沖區(qū)管理的開銷，且硬件實(shí)現(xiàn)開銷較少，能夠?yàn)楦咝?bào)文I/O提供支撐。但如何將硬件高效的網(wǎng)絡(luò)I/O加速機(jī)制轉(zhuǎn)換為軟件高速的網(wǎng)絡(luò)分組處理加速方法，還缺少一個(gè)對應(yīng)的軟件開發(fā)環(huán)境。本文基于SDB硬件緩沖區(qū)管理機(jī)制，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向通用多核CPU的高性能網(wǎng)絡(luò)I/O加速軟件開發(fā)環(huán)境——Network Processing Development Kit based on SDB（NPDK）。本

3、文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　1.對NPDK的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了描述，闡述了NPDK的分層處理體系結(jié)構(gòu)，介紹了分組轉(zhuǎn)發(fā)模塊與功能以及多核動態(tài)編程接口，并詳細(xì)描述了分組處理流程。
　　2.描述了NPDK實(shí)現(xiàn)所突破的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，包括NPDK中基于輪詢模式的以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動，協(xié)議棧透明的SDB與SKB報(bào)文的轉(zhuǎn)換方，可伸縮的接口虛擬化映射方式與管理方法；靈活的動態(tài)分組處理編程機(jī)制；基于雙向地址轉(zhuǎn)換技術(shù)的零拷貝實(shí)現(xiàn)。
　　3.基于

4、NetMagic Pro平臺，實(shí)現(xiàn)了NPDK開發(fā)環(huán)境的部署與應(yīng)用。將基于NPDK的轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用（如：OpenFlow交換機(jī)、路由轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)）與商用網(wǎng)卡進(jìn)行測試性能對比。結(jié)果表明，NPDK可有效提升轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用的報(bào)文I/O性能。尤其對于64字節(jié)報(bào)文，NPDK的裸轉(zhuǎn)發(fā)可達(dá)到線速，OpenFlow交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)可達(dá)到739Mbps。
　　綜上所述，本文對當(dāng)前通用多核CPU的網(wǎng)絡(luò)I/O加速技術(shù)與開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了深入研究。本文基于SDB硬件緩沖區(qū)管理