基于零拷貝的Web服務(wù)器技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,Web系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,其在傳播信息的范圍和數(shù)量上都呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。Web服務(wù)器作為Web系統(tǒng)信息發(fā)布、處理的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn),比以往要承載更多的流量負(fù)載,然而傳統(tǒng)的Web服務(wù)器在數(shù)據(jù)傳輸、吞吐量、響應(yīng)速度等方面存在著性能瓶頸。解決這些瓶頸問題,提高Web服務(wù)器性能,是Web系統(tǒng)的重中之重。
　　 隨著高速網(wǎng)絡(luò)鏈路技術(shù)和軟硬件技術(shù)的發(fā)展,帶寬、內(nèi)存、硬盤性能、CPU性能等已不再是影響Web服務(wù)器性能的主

2、要問題,信息傳輸更加關(guān)注數(shù)據(jù)從主機(jī)或其他設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)接口的有效移動(dòng)。因此,本文從加快數(shù)據(jù)包收發(fā)速率、減少通信數(shù)據(jù)的中間拷貝過程方面解決Web服務(wù)器瓶頸問題,其主要工作如下:
　　 1.研究了改進(jìn)Web服務(wù)器性能的關(guān)鍵技術(shù)。采用類似零拷貝的PF RING技術(shù)并結(jié)合網(wǎng)卡NAPI工作機(jī)制,可以有效提高數(shù)據(jù)包收發(fā)速率；DMA模式的數(shù)據(jù)拷貝可以減少CPU參與；MMAP機(jī)制可以減少內(nèi)存拷貝,節(jié)省系統(tǒng)時(shí)間和空間資源；從鏈路層到應(yīng)用層跨層、串行分

3、析數(shù)據(jù)包,各層協(xié)議之間直接傳遞數(shù)據(jù)指針,不進(jìn)行出入隊(duì)列的操作和數(shù)據(jù)拷貝,可以加速數(shù)據(jù)包處理速度。
　　 2.將調(diào)研的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了輕量級(jí)的高性能Web服務(wù)器原型系統(tǒng)-FastMattows。FastMattows運(yùn)行在加載PF RING模塊的Linux內(nèi)核上,結(jié)合網(wǎng)卡NAPI機(jī)制,加快了數(shù)據(jù)包捕捉速度；通過修改的PF RING Socket接口,采用DMA方式將整個(gè)數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在PF RING環(huán)狀緩存中,采用MMAP方式

4、訪問緩存數(shù)據(jù),減少了CPU參與和內(nèi)存拷貝；數(shù)據(jù)包拆分和封裝過程,改進(jìn)了傳統(tǒng)的協(xié)議棧,減少了各層協(xié)議之間數(shù)據(jù)拷貝和出入隊(duì)列操作,加快了數(shù)據(jù)包處理速度。論文的后半部分,對(duì)FastMattows進(jìn)行了性能分析和模擬實(shí)驗(yàn),并對(duì)本文的研究進(jìn)行了總結(jié),指出了下一步的工作計(jì)劃。
　　 綜上所述,本文研究了改進(jìn)Web服務(wù)器性能瓶頸的幾種方法,并實(shí)現(xiàn)了高性能Web服務(wù)器原型系統(tǒng)FastMattows,為進(jìn)一步研究實(shí)用性強(qiáng)、功能豐富的Web服務(wù)器性