【摘要】：傳統(tǒng)的千兆位的以太網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)聽模型已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前形勢下的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管的技術(shù)需要和業(yè)務(wù)發(fā)展,因此本文重點(diǎn)研究了一種通過基于Windows微端口驅(qū)動(dòng)的(NDIS)高速數(shù)據(jù)報(bào)文處理方法,從而實(shí)現(xiàn)了一種分布式的數(shù)據(jù)監(jiān)聽和識(shí)別網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)行為內(nèi)容的超高速萬兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)監(jiān)聽模型。該模型通過當(dāng)前最快的萬兆位級(jí)別的以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,將捕獲到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)用監(jiān)控服務(wù)器上的若干塊指定的特定速率的網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的平衡發(fā)送至下一層次的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)內(nèi)容分析處理設(shè)備上,分析數(shù)據(jù)報(bào)文的任務(wù)分配給了若干下層處理分析設(shè)備,從而減輕了主數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的壓力和負(fù)擔(dān),保證了相對(duì)穩(wěn)定高速的處理能力。這樣的配置和模型相對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控來講,大大的降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取時(shí)的設(shè)備掉包率,而且網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文分析能力也得到了很大的提升。在采用多個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行指定發(fā)送時(shí),在這種超過高速的網(wǎng)絡(luò)情況下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量極速增長時(shí),其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的指定發(fā)送效率就會(huì)產(chǎn)生下降,從而直接影響了低層次的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理分析設(shè)備的分析和處理能力。針對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文指定發(fā)送效率無法滿足的情況下足,本文提出了一種解決方案,即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)時(shí),采用分區(qū)分塊模式先將一部分指定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文采用零存歸一的原則分塊緩沖到指定的內(nèi)存空間中(將內(nèi)存空間看做為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)緩沖私有池),再通過多核多線程分布式處理將數(shù)據(jù)整取的原則,分別對(duì)緩沖私有池中每塊緩存中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行提取然后通過指定的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去,在這種情況下采用私有緩沖池可以加快網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的指定發(fā)送效率高速緩沖零存整取,從而達(dá)到處理高速數(shù)據(jù)報(bào)的目的。在對(duì)指定的網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)優(yōu)化后,建立的若干數(shù)據(jù)發(fā)送的線程管理工作是交給操作系統(tǒng)微處理核心的,系統(tǒng)核心會(huì)根據(jù)內(nèi)在的特點(diǎn)算法來分配若干條數(shù)據(jù)發(fā)送線程運(yùn)行在某一個(gè)處理核心上,或者讓某一個(gè)指定轉(zhuǎn)發(fā)線程在幾個(gè)核心上輪詢的進(jìn)行數(shù)據(jù)切換運(yùn)算,從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,然而往往這些操作大多都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的線程效率有一定的影響。根據(jù)Windows內(nèi)核管理原理的方式方法,本文研究了實(shí)現(xiàn)了指定多核多線程數(shù)據(jù)處理發(fā)送技術(shù),通過設(shè)置線程的CPU核心親緣屬性,可以讓特定線程一直在某一個(gè)指定的核心上運(yùn)行,從而可以消除線程在多個(gè)核心上輪詢切換造成的效率損耗,提高了線程的運(yùn)行效率。在最后本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中常見的工具和軟件,并對(duì)所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行了一些深度的分析和挖掘。
【圖文】：

與線程之間的調(diào)度和管理將會(huì)異常繁瑣，面對(duì)這些情況，線程池的概念油然而生，通過集中式的池化管理因此降低了線程的新建和刪除之間頻繁切換帶來的資源消耗。2.1.2 線程和進(jìn)程的關(guān)系在不支持線程的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程不但提供了一個(gè)完全的執(zhí)行環(huán)境，同時(shí)其預(yù)定的所有功能也被一個(gè)控制過程所取代，如圖 2-1（a）所示，操作系統(tǒng)是按照進(jìn)程來分配處理器的資源，然而進(jìn)程既是資源的擁有者也是處理器時(shí)鐘周期調(diào)度的最基本的單元[11]。在此類系統(tǒng)中用戶模式下可以完成對(duì)線程的支持，即用戶級(jí)線程模型，其模型如圖 2-1（b）所示，在系統(tǒng)內(nèi)核中，由于操作系統(tǒng)僅支持進(jìn)程，因此可以采用虛擬化線程來實(shí)現(xiàn)，因此可以在用戶模式下實(shí)現(xiàn)對(duì)線程的支持。在支持內(nèi)核級(jí)別線程的系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的最基本單位是線程，因?yàn)檫M(jìn)程只是提供了一個(gè)執(zhí)行空間，所以每個(gè)進(jìn)程中包含了一個(gè)或者多個(gè)線程，每個(gè)線程都是一個(gè)獨(dú)立的指令數(shù)據(jù)集。圖 2-1（c）形象的描述了它們之間的關(guān)系。

圖 2-2 執(zhí)行體在 Windows 中的位置名稱來創(chuàng)建或打開一個(gè)對(duì)象時(shí)，將獲得一個(gè)句柄，該句柄指向所創(chuàng)建或打開的對(duì)象。以后，該進(jìn)程無須使用名稱來引用該對(duì)象，使用此句柄即可訪問。這樣做可以顯著地提高引用對(duì)象的效率。在 Windows 中，句柄是線程范圍內(nèi)的對(duì)象引用，換句話說，句柄僅在一個(gè)線程范圍內(nèi)才有效。一個(gè)線程中的句柄傳遞給另一個(gè)線程后，句柄值將不再有效。實(shí)際上，Windows 支持的句柄是一個(gè)索引，指向該句柄所在線程的句柄表（handletable）中的一個(gè)表項(xiàng)。句柄表是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，每個(gè)句柄項(xiàng)的結(jié)構(gòu)為HANDLE_TABLE_ENTRY,執(zhí)行體在創(chuàng)建線程時(shí)，首先為新線程分配一個(gè)單層句柄表，句柄表的創(chuàng)建工作是通過調(diào)用 ExCreateHandleTable 函數(shù)來完成的，該函數(shù)調(diào)用ExpAllocateHandleTable 來構(gòu)造初始的句柄表。隨著線程中句柄數(shù)量的增加，，單層句柄表被擴(kuò)展為二層句柄表，再進(jìn)一步被擴(kuò)展為三層句柄表，句柄表的擴(kuò)展是由函數(shù) ExpAllocateHandleTableEntrySlow 來實(shí)現(xiàn)的。執(zhí)行體通過句柄表來實(shí)現(xiàn)線程的管理。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP393.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2566962