基于眾核的網(wǎng)絡(luò)處理平臺關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷增長，新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)紛紛涌現(xiàn)，新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)不斷演進(jìn)。巨大的網(wǎng)絡(luò)流量和新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的報文處理性能和可編程能力提出了新的挑戰(zhàn)，要求其不僅具有高速報文處理能力，以滿足日益增長的流量處理需求，同時還需具備靈活的可編程性，以快速適應(yīng)新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的基于ASIC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已難以同時滿足這兩種要求，基于通用CPU和基于NP的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也分別在性能和研制時間上存在缺陷，本文基于新

2、興的眾核技術(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)報文處理平臺的設(shè)計和實現(xiàn)，以實現(xiàn)高速可編程的網(wǎng)絡(luò)報文處理。本文的主要工作和創(chuàng)新點包括：
　?。?）提出了基于眾核的網(wǎng)絡(luò)處理平臺的架構(gòu)NPPM（Network Processing Platform based on Many-core）。NPPM以眾核為中心，采用分簇的眾核組織架構(gòu)，通過負(fù)載均衡的報文調(diào)度技術(shù)和高效的協(xié)處理技術(shù)以充分提高眾核利用效率，從而提高網(wǎng)絡(luò)報文處理平臺的處理性能。
　?。?）研究了

3、NPPM的報文IO調(diào)度技術(shù)，提出了基于循環(huán)隊列的報文IO調(diào)度技術(shù)CycIO。CycIO通過循環(huán)隊列平衡各核的負(fù)載，同時降低報文輸入延遲，通過報文調(diào)度器支持眾核緩沖區(qū)的管理，消除眾核進(jìn)行緩沖區(qū)管理的開銷，從而提升眾核處理效率。
　?。?）研究了NPPM的協(xié)處理技術(shù)，提出了基于直接存儲訪問的協(xié)處理器通信技術(shù)DirectCop。DirectCop允許協(xié)處理器直接訪問眾核的報文緩沖區(qū)，協(xié)處理器可通過訪問處理器核的報文緩沖區(qū)自適應(yīng)進(jìn)行協(xié)處理

4、任務(wù)的讀取和寫回，有效提升眾核與協(xié)處理器間的通信效率。
　?。?）在Altera FPGA上實現(xiàn)了32位眾核網(wǎng)絡(luò)處理平臺的原型系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)處理平臺包含16個RISC處理器核，每個處理器核運行于100MHz，可達(dá)到4Gbps以上的線速可編程報文處理性能。利用該原型系統(tǒng)，對報文調(diào)度技術(shù)和協(xié)處理技術(shù)進(jìn)行了試驗并深入分析。
　　綜上所述，本文對基于眾核的網(wǎng)絡(luò)處理平臺及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，對網(wǎng)絡(luò)處理平臺的發(fā)展和應(yīng)用具有重要參考意