高速網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯颗c實(shí)現(xiàn).pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及,網(wǎng)絡(luò)帶寬和流量都在急速增長(zhǎng),特別是由于光纖地誕生應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)到達(dá)10Gb/s水平。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加,對(duì)網(wǎng)卡也提出了更高的要求,于是,高速網(wǎng)卡應(yīng)運(yùn)而生。然而,受數(shù)據(jù)拷貝,中斷開銷,系統(tǒng)調(diào)用等因素影響,高速網(wǎng)卡往往達(dá)不到預(yù)想中的性能。因此,我們迫切需要對(duì)高速網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制進(jìn)行改進(jìn),為防火墻、路由器、I DS及其他網(wǎng)絡(luò)測(cè)試應(yīng)用提供一個(gè)可靠的捕包系統(tǒng)。輪詢技術(shù)、NAPI技術(shù)、ZER O-COPY技術(shù)

2、就是針對(duì)高速網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的一些改進(jìn)手段,目的是降低數(shù)據(jù)傳輸過程中系統(tǒng)資源的消耗。Luca Deri在ZERO-COPY、NAPI基礎(chǔ)上提出了P FRING機(jī)制。PFRING在內(nèi)核中,創(chuàng)建了一種帶緩存的協(xié)議簇,改進(jìn)了內(nèi)核協(xié)議棧處理數(shù)據(jù)包的方式,降低了網(wǎng)卡中斷響應(yīng)頻率。
  在PFRING基礎(chǔ)上,本文提出了基于DNA的高速網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,所謂DNA,就是通過把網(wǎng)卡設(shè)備的寄存器全部映射進(jìn)用戶態(tài),使得用戶層的應(yīng)用程序可以直接對(duì)網(wǎng)卡進(jìn)

3、行訪問和控制,避免了數(shù)據(jù)傳輸過程中內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的互斥操作,使得用戶程序能夠更加方便有效地對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行管理,此外,為減少數(shù)據(jù)拷貝,讓PFRING的環(huán)形緩存不再保存原始數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù),而僅僅存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包緩存的地址,最后,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)NAPI機(jī)制,讓數(shù)據(jù)包的傳輸方式可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量的變化而進(jìn)行靈活地切換。通過以上幾種技術(shù),大大提高了高速網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)傳輸效率。
  本論文閱讀了大量國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)高速網(wǎng)卡相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了比較分析,改進(jìn)了高

4、速網(wǎng)卡的傳輸機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了真正的 ZERO-COPY,提升了網(wǎng)卡數(shù)據(jù)包I/O的性能。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
 ?。?)理論研究部分,首先詳細(xì)介紹了高速網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù),分析了網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎/O過程,然后對(duì)Linux網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,剖析了高速網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)程序,接著研究了提高網(wǎng)卡數(shù)據(jù)傳輸效率和性能的幾種方式,特別針對(duì) P FRING機(jī)制進(jìn)行了深入地分析,了解了PFRING機(jī)制的原理,實(shí)現(xiàn),最后針對(duì)P FRING機(jī)制的

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