基于多核網(wǎng)絡處理器的路由器數(shù)據(jù)轉發(fā)平面設計與實現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展給社會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)絡流量以及種類繁多的業(yè)務給整個網(wǎng)絡帶來了極大的負荷。路由器作為連接網(wǎng)絡的樞紐設備，它的轉發(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業(yè)務功能以及性能日益增長的需求，通過多核處理器來提高路由器的整體轉發(fā)性能成為一種趨勢。本文主要研究了多核路由器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉發(fā)方案設計以及基于Cavium多核網(wǎng)絡處理器的驅動軟件實現(xiàn)。
　　本論文中首先介紹了路由器的結構

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

3、，從而達到負載均衡，提高系統(tǒng)性能。這兩種轉發(fā)方案使得多核處理器的性能得到極大發(fā)揮，尤其是逐包轉發(fā)方案能使多核處理器的利用率達到最大化，使系統(tǒng)性能得到了顯著提升。同時，本文將這兩種數(shù)據(jù)轉發(fā)方案在Cavium公司的CN78xx多核網(wǎng)絡處理器上進行了實現(xiàn)并對最終的路由器產(chǎn)品進行了系統(tǒng)測試包括功能測試和性能測試并對測試結果進行了分析。
　　最終的測試表明，本文所設計的兩種轉發(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)開銷和強勁的數(shù)