基于眾核的網(wǎng)絡處理平臺關鍵技術研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，使得網(wǎng)絡規(guī)模不斷增長，新型網(wǎng)絡業(yè)務紛紛涌現(xiàn)，新型網(wǎng)絡體系結構不斷演進。巨大的網(wǎng)絡流量和新型網(wǎng)絡應用及網(wǎng)絡協(xié)議對網(wǎng)絡設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，以快速適應新型網(wǎng)絡業(yè)務和網(wǎng)絡協(xié)議的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的基于ASIC的網(wǎng)絡設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)絡設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，進行網(wǎng)絡報文處理平臺的設計和實現(xiàn)，以實現(xiàn)高速可編程的網(wǎng)絡報文處理。本文的主要工作和創(chuàng)新點包括：
　?。?）提出了基于眾核的網(wǎng)絡處理平臺的架構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，通過負載均衡的報文調度技術和高效的協(xié)處理技術以充分提高眾核利用效率，從而提高網(wǎng)絡報文處理平臺的處理性能。
　?。?）研究了

3、NPPM的報文IO調度技術，提出了基于循環(huán)隊列的報文IO調度技術CycIO。CycIO通過循環(huán)隊列平衡各核的負載，同時降低報文輸入延遲，通過報文調度器支持眾核緩沖區(qū)的管理，消除眾核進行緩沖區(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，提出了基于直接存儲訪問的協(xié)處理器通信技術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)自適應進行協(xié)處理

4、任務的讀取和寫回，有效提升眾核與協(xié)處理器間的通信效率。
　　（4）在Altera FPGA上實現(xiàn)了32位眾核網(wǎng)絡處理平臺的原型系統(tǒng)。該網(wǎng)絡處理平臺包含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)，對報文調度技術和協(xié)處理技術進行了試驗并深入分析。
　　綜上所述，本文對基于眾核的網(wǎng)絡處理平臺及其關鍵技術進行了深入研究，對網(wǎng)絡處理平臺的發(fā)展和應用具有重要參考意