基于多核網(wǎng)絡(luò)處理器的路由器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展給社會(huì)生活帶來了很大的便利，但日益增加的互聯(lián)網(wǎng)用戶和網(wǎng)絡(luò)流量以及種類繁多的業(yè)務(wù)給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的負(fù)荷。路由器作為連接網(wǎng)絡(luò)的樞紐設(shè)備，它的轉(zhuǎn)發(fā)性能受到極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的單核處理器已無法滿足用戶對(duì)業(yè)務(wù)功能以及性能日益增長(zhǎng)的需求，通過多核處理器來提高路由器的整體轉(zhuǎn)發(fā)性能成為一種趨勢(shì)。本文主要研究了多核路由器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方案設(shè)計(jì)以及基于Cavium多核網(wǎng)絡(luò)處理器的驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)。
　　本論文中首先介紹了路由器的結(jié)構(gòu)

2、、工作原理以及操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出了在數(shù)據(jù)平面上基于負(fù)載均衡思想和優(yōu)先級(jí)策略的兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方案，包括逐流轉(zhuǎn)發(fā)方案和逐包轉(zhuǎn)發(fā)方案。逐流轉(zhuǎn)發(fā)方案就是將進(jìn)入系統(tǒng)的報(bào)文按其類型和特征分為具有不同優(yōu)先級(jí)的流，然后以流為單位通過哈希算法調(diào)度到數(shù)據(jù)平面的各個(gè)核上處理使其達(dá)到負(fù)載均衡，從而提高性能。逐包轉(zhuǎn)發(fā)方案就是以報(bào)文為單位，按照?qǐng)?bào)文類型分為不同的優(yōu)先級(jí)，通過輪詢調(diào)度算法將報(bào)文分配到各個(gè)核上處理，使數(shù)據(jù)平面的每個(gè)核時(shí)刻保持高速轉(zhuǎn)發(fā)

3、，從而達(dá)到負(fù)載均衡，提高系統(tǒng)性能。這兩種轉(zhuǎn)發(fā)方案使得多核處理器的性能得到極大發(fā)揮，尤其是逐包轉(zhuǎn)發(fā)方案能使多核處理器的利用率達(dá)到最大化，使系統(tǒng)性能得到了顯著提升。同時(shí)，本文將這兩種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方案在Cavium公司的CN78xx多核網(wǎng)絡(luò)處理器上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)并對(duì)最終的路由器產(chǎn)品進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試包括功能測(cè)試和性能測(cè)試并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　最終的測(cè)試表明，本文所設(shè)計(jì)的兩種轉(zhuǎn)發(fā)方案使得多核路由器能提供更高的系統(tǒng)性能、更低的系統(tǒng)開銷和強(qiáng)勁的數(shù)