適用于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備的多核處理器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化.pdf

1、蘋(píng)果公司發(fā)動(dòng)的終端設(shè)備革命使終端用戶需要越來(lái)越高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。為了減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，滿足用戶對(duì)帶寬和安全的需求，運(yùn)營(yíng)商需要高性能，高帶寬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)中，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和處理器的選擇，通常對(duì)設(shè)備的性能起著重要的決定作用。目前，高性能的處理器大多是片上多核和片上眾核處理器。各家通訊設(shè)備集成制造商，在選擇高性能處理器的時(shí)候，采用的也都是片上多核或片上眾核處理器。在軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，各家通訊設(shè)備集成制造商不盡相同。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)

2、計(jì)中主要有兩個(gè)重要的考慮方面，一是最大可能的發(fā)揮處理器的性能，二是減少軟件復(fù)雜度使軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)速度快并方便調(diào)試和維護(hù)?；谶@兩點(diǎn)出發(fā)，各家通訊設(shè)備集成制造商在操作系統(tǒng)的選擇上都逐漸采用Linux操作系統(tǒng)。為滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)性能的要求，在Linux操作系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，需要一些優(yōu)化方法來(lái)提高系統(tǒng)的性能。
　　片上多核處理器上開(kāi)發(fā)應(yīng)用的時(shí)候，通常會(huì)按照并行計(jì)算的原理，對(duì)應(yīng)用做任務(wù)劃分，通訊分析，任務(wù)部署和映射，得到一個(gè)較好的并行算法

3、。完成并行算法的設(shè)計(jì)后，將任務(wù)部署到運(yùn)行Linux的多核處理器上，按照Linux應(yīng)用程序通常的開(kāi)發(fā)模式，任務(wù)的執(zhí)行效率不高。本論文所研究和實(shí)現(xiàn)的對(duì)軟件系統(tǒng)的優(yōu)化方法，是在這個(gè)過(guò)程完成之后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備本身的特點(diǎn)，根據(jù)Broadcom公司的XLP處理器的特點(diǎn)以及Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)所提出的優(yōu)化方法。這些優(yōu)化方法包括:1.采用硬件消息驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)軟件模型來(lái)代替中斷驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)軟件模型，在用戶態(tài)程序中直接訪問(wèn)網(wǎng)卡設(shè)備來(lái)獲取數(shù)據(jù)并做任務(wù)綁定

4、;2.使用大TLB映射整個(gè)應(yīng)用程序;3.關(guān)閉調(diào)度中斷。使用這些優(yōu)化方法后，整個(gè)軟件系統(tǒng)的性能有大幅度的提升。
　　在本論文里，用測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)明了這些優(yōu)化方法對(duì)性能的提升效果。測(cè)試用例是模擬LTE協(xié)議棧里PDCP層將小包組成大包的過(guò)程。真實(shí)的LTE協(xié)議棧遠(yuǎn)遠(yuǎn)比本論文的模擬測(cè)試復(fù)雜的多，在實(shí)際的LTE協(xié)議棧的實(shí)施應(yīng)用中，可以先根據(jù)并行算法設(shè)計(jì)的一般步驟來(lái)設(shè)計(jì)映射整個(gè)LTE協(xié)議棧到多核處理器上，再采用本論文里研究的優(yōu)化方法來(lái)提高軟件系統(tǒng)的