高性能數(shù)據(jù)包捕獲系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的快速提升,網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域面臨嚴(yán)峻的數(shù)據(jù)監(jiān)測任務(wù)。其中被動(dòng)數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)安全和管理方面是所有監(jiān)測任務(wù)的基礎(chǔ)。但是目前流行的操作系統(tǒng)(如 Linux等),并沒有為這種特殊應(yīng)用做優(yōu)化,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí),數(shù)據(jù)包捕獲的性能急劇下降。如何實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流量監(jiān)測,提高數(shù)據(jù)包捕獲性能是個(gè)熱點(diǎn)問題,如何在有限的時(shí)間和CPU資源下,盡量多的處理數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)捕獲系統(tǒng)的難點(diǎn)。本文主要研究了以Linux系統(tǒng)為基礎(chǔ),在配置多核處理器和I

2、ntel82576網(wǎng)卡的硬件平臺上,實(shí)現(xiàn)以千兆速率雙端口輸入的數(shù)據(jù)包捕獲系統(tǒng)。論文的主要工作包括:
　　1)研究分析了數(shù)據(jù)包通過Linux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧到達(dá)用戶空間的流程?？偨Y(jié)出通用操作系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理時(shí),由于數(shù)據(jù)被多次拷貝、頻繁的系統(tǒng)調(diào)用導(dǎo)致上下文切換、中斷活鎖等問題,致使通用操作系統(tǒng)不適合做數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺。
　　2)分析研究目前在Linux上做高性能流量監(jiān)測的方案,如零拷貝、NAPI、PF_RING、netmap等。并對當(dāng)前

3、硬件的新特性做了說明如IOAT。
　　3)在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用RSS網(wǎng)卡和開源的零拷貝方案netmap,實(shí)現(xiàn)本文的數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)。針對本系統(tǒng)的應(yīng)用,為使同一數(shù)據(jù)流的兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)分配到同一條隊(duì)列,對RSS網(wǎng)卡的哈希Key做了改進(jìn),另外為了減少資源競爭,對netmap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也做了優(yōu)化。
　　4)測試數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng),結(jié)果證實(shí)系統(tǒng)滿足雙端口同時(shí)輸入處理2gbs的能力。
　　相對于昂貴的硬件包捕獲平臺,研究這種低成本的軟件