高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)絡異構(gòu)程度不斷加深，計算機網(wǎng)絡變得日益復雜，迫切需要對網(wǎng)絡的流量進行實時、在線的監(jiān)控和管理。網(wǎng)絡流量監(jiān)測分析可以獲得詳細的流量特征，發(fā)現(xiàn)定位網(wǎng)絡故障，指導網(wǎng)絡運維、管理與規(guī)劃設計。 網(wǎng)絡流量監(jiān)測分析必須解決的一個技術(shù)難點是如何實現(xiàn)高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲。由于受到硬件性能和操作系統(tǒng)開銷的影響，目前常用的基于軟件實現(xiàn)的網(wǎng)絡流量監(jiān)測分析系統(tǒng)只適用于百兆及以下速率的低速鏈路中。本文重點研究基于SMP系統(tǒng)的高速鏈路數(shù)

2、據(jù)包捕獲技術(shù)，提出單元標簽算法，實現(xiàn)千兆網(wǎng)絡雙向鏈路流量采集；設計一種基于多空間內(nèi)存共享的數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù)，顯著提高數(shù)據(jù)包的捕獲能力和捕獲效率。該技術(shù)已經(jīng)成功應用于下一代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)中。論文的主要工作包括： （1）設計基于SMP系統(tǒng)開發(fā)高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲的解決方案，提出的單元標簽算法可以充分利用SMP系統(tǒng)的并行處理能力。通過為數(shù)據(jù)包緩存單元設置狀態(tài)標簽簡化了多生產(chǎn)者單消費者之間的指針同步更新問題。通過縮小臨界區(qū)范圍提高S

3、MP系統(tǒng)的并行處理能力，保留已有多生產(chǎn)者單消費者算法的優(yōu)點。 （2）通過深入分析網(wǎng)絡監(jiān)聽技術(shù)和Linux操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)包接收流程，結(jié)合共享內(nèi)存和NAPI提出基于多空間內(nèi)存共享的數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù)，減少數(shù)據(jù)包處理步驟和操作系統(tǒng)帶來的開銷，提高數(shù)據(jù)包的捕獲能力和捕獲效率。 （3）結(jié)合單元標簽算法和多空間內(nèi)存共享技術(shù)實現(xiàn)基于SMP系統(tǒng)的高速鏈路數(shù)據(jù)包捕獲方案，利用并行處理技術(shù)完成雙網(wǎng)卡的流量采集，通過共享內(nèi)存的實現(xiàn)方式縮短數(shù)據(jù)包從網(wǎng)