基于網(wǎng)絡(luò)處理器的流量控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)更加多樣化和復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)流量日趨增加。作為承載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)，對流量進(jìn)行智能化的控制日益重要。但由于網(wǎng)絡(luò)流量是海量而非線性的，對其控制的效率問題成為網(wǎng)絡(luò)流量控制機(jī)制研究的瓶頸問題。為了提高處理速度，流量控制已經(jīng)從軟件控制轉(zhuǎn)向軟硬件結(jié)合的控制方式。而網(wǎng)絡(luò)處理器則是為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域所專門設(shè)計(jì)的集成電路，具有可擴(kuò)展性以及高速處理數(shù)據(jù)包的能力。網(wǎng)絡(luò)處理器的出現(xiàn)將經(jīng)典的“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”結(jié)構(gòu)變?yōu)椤按鎯?處理-轉(zhuǎn)發(fā)”結(jié)構(gòu)，為

2、流量控制中的高速數(shù)據(jù)包處理提供了可能。本文研究了網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件構(gòu)架及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，軟件模型，重點(diǎn)研究了網(wǎng)絡(luò)處理器并行處理能力。 本文以網(wǎng)絡(luò)處理器為平臺，提出了基于該平臺的流量控制機(jī)制，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了該機(jī)制中的核心算法。該流量控制機(jī)制基于區(qū)分服務(wù)模型，包含四個(gè)數(shù)據(jù)包處理模塊：包分類模塊、標(biāo)記與整形模塊、隊(duì)列管理模塊、以及隊(duì)列調(diào)度模塊。本文對四個(gè)模塊中所涉及到的相關(guān)算法進(jìn)行了研究。為了適應(yīng)流量控制機(jī)制的特點(diǎn)，對各個(gè)模塊選擇了適合的算法。

3、其中：包分類模塊采用軟硬件結(jié)合的策略實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的快速有效分類；標(biāo)記與整形模塊采用STRCM算法對業(yè)務(wù)流加以標(biāo)記區(qū)分；隊(duì)列管理模塊采用加權(quán)隨機(jī)早期檢測算法避免網(wǎng)絡(luò)擁塞；隊(duì)列調(diào)度模塊中采用低隊(duì)列延遲算法確保低延遲要求下的業(yè)務(wù)流優(yōu)先調(diào)度，并提供最小帶寬保證和業(yè)務(wù)隔離。所提出的流量控制機(jī)制結(jié)合了軟件和硬件兩方面的特點(diǎn)，既具有軟件的靈活性，又具有硬件的高效性。 為了對算法性能進(jìn)行分析，本文選用Intel第二代網(wǎng)絡(luò)處理器IXP2800構(gòu)造

4、基于網(wǎng)絡(luò)處理器流量控制機(jī)制的硬件平臺，以Intel SDK 4.2 Workbench Developer作為軟件仿真平臺，通過網(wǎng)絡(luò)處理器中微引擎單元分別實(shí)現(xiàn)流量控制機(jī)制中相應(yīng)包處理模塊，基于多線程機(jī)制實(shí)現(xiàn)算法的并行，提高數(shù)據(jù)包處理效率，同時(shí)使流量控制機(jī)制更加模塊化，易于擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出得到算法能夠達(dá)到對流量的分類、標(biāo)記整形、隊(duì)列管理及調(diào)度的目標(biāo)。此外，算法能夠滿足高達(dá)10Gb/s網(wǎng)絡(luò)流量的處理要求，大幅度提高了數(shù)據(jù)包處理