基于網(wǎng)絡處理器的流量控制設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，網(wǎng)絡業(yè)務更加多樣化和復雜化，網(wǎng)絡流量日趨增加。作為承載網(wǎng)絡服務的基礎，對流量進行智能化的控制日益重要。但由于網(wǎng)絡流量是海量而非線性的，對其控制的效率問題成為網(wǎng)絡流量控制機制研究的瓶頸問題。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)絡處理器則是為網(wǎng)絡應用領域所專門設計的集成電路，具有可擴展性以及高速處理數(shù)據(jù)包的能力。網(wǎng)絡處理器的出現(xiàn)將經(jīng)典的“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”結(jié)構變?yōu)椤按鎯?處理-轉(zhuǎn)發(fā)”結(jié)構，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)絡處理器的硬件構架及結(jié)構特點，軟件模型，重點研究了網(wǎng)絡處理器并行處理能力。 本文以網(wǎng)絡處理器為平臺，提出了基于該平臺的流量控制機制，設計和實現(xiàn)了該機制中的核心算法。該流量控制機制基于區(qū)分服務模型，包含四個數(shù)據(jù)包處理模塊：包分類模塊、標記與整形模塊、隊列管理模塊、以及隊列調(diào)度模塊。本文對四個模塊中所涉及到的相關算法進行了研究。為了適應流量控制機制的特點，對各個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)合的策略實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的快速有效分類；標記與整形模塊采用STRCM算法對業(yè)務流加以標記區(qū)分；隊列管理模塊采用加權隨機早期檢測算法避免網(wǎng)絡擁塞；隊列調(diào)度模塊中采用低隊列延遲算法確保低延遲要求下的業(yè)務流優(yōu)先調(diào)度，并提供最小帶寬保證和業(yè)務隔離。所提出的流量控制機制結(jié)合了軟件和硬件兩方面的特點，既具有軟件的靈活性，又具有硬件的高效性。 為了對算法性能進行分析，本文選用Intel第二代網(wǎng)絡處理器IXP2800構造

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