面向通用多核CPU的高性能網絡I-O加速研究與實現.pdf

1、隨著通用多核技術的出現和發(fā)展，多核處理器在網絡核心設備中能夠提供較高的報文處理吞吐能力和支持更復雜的網絡報文處理，為網絡報文的分組轉發(fā)帶來了前所未有的靈活性、高效性和普適性。因此，面向通用多核CPU的高性能網絡I/O加速技術得到了廣泛研究。
　　現有面向通用多核的I/O加速技術，例如netmap和Intel DPDK，都擁有其對應的軟件開發(fā)環(huán)境和編程接口，為應用的報文處理提供I/O加速支撐。Self-Described Buffe

2、r（SDB）是一種基于硬件的緩沖區(qū)管理技術，消除了軟件對緩沖區(qū)管理的開銷，且硬件實現開銷較少，能夠為高效報文I/O提供支撐。但如何將硬件高效的網絡I/O加速機制轉換為軟件高速的網絡分組處理加速方法，還缺少一個對應的軟件開發(fā)環(huán)境。本文基于SDB硬件緩沖區(qū)管理機制，設計并實現了面向通用多核CPU的高性能網絡I/O加速軟件開發(fā)環(huán)境——Network Processing Development Kit based on SDB（NPDK）。本

3、文的主要工作和創(chuàng)新點包括：
　　1.對NPDK的開發(fā)環(huán)境進行了描述，闡述了NPDK的分層處理體系結構，介紹了分組轉發(fā)模塊與功能以及多核動態(tài)編程接口，并詳細描述了分組處理流程。
　　2.描述了NPDK實現所突破的幾個關鍵技術，包括NPDK中基于輪詢模式的以太網設備驅動，協(xié)議棧透明的SDB與SKB報文的轉換方，可伸縮的接口虛擬化映射方式與管理方法；靈活的動態(tài)分組處理編程機制；基于雙向地址轉換技術的零拷貝實現。
　　3.基于

4、NetMagic Pro平臺，實現了NPDK開發(fā)環(huán)境的部署與應用。將基于NPDK的轉發(fā)應用（如：OpenFlow交換機、路由轉發(fā)、網橋轉發(fā)）與商用網卡進行測試性能對比。結果表明，NPDK可有效提升轉發(fā)應用的報文I/O性能。尤其對于64字節(jié)報文，NPDK的裸轉發(fā)可達到線速，OpenFlow交換機轉發(fā)可達到739Mbps。
　　綜上所述，本文對當前通用多核CPU的網絡I/O加速技術與開發(fā)環(huán)境進行了深入研究。本文基于SDB硬件緩沖區(qū)管理