本文關(guān)鍵詞：基于應(yīng)用感知的片上網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著用戶規(guī)模和機(jī)器成本的增加,互聯(lián)網(wǎng)公司傾向于將服務(wù)遷移到云上。數(shù)據(jù)中心的多核多線程服務(wù)器上同時運(yùn)行著若干不同類型的應(yīng)用,這些應(yīng)用由于處理的業(yè)務(wù)邏輯不同,程序的運(yùn)行特征存在很大的差異,對資源的需求量和使用量也不盡相同。特別是對共享資源的使用,資源需求量較低的應(yīng)用由于受到資源使用量較高應(yīng)用的干擾,如果采取相同的處理策略,兩種應(yīng)用的表現(xiàn)都將受到嚴(yán)重影響。如何在混合負(fù)載中保證不同應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS),成為目前多核處理器研究的熱點(diǎn)問題。片上網(wǎng)絡(luò)是多核處理器中連接內(nèi)核、Cache和DRAM組件的一種重要的共享資源,承擔(dān)組件之間的通信職責(zé)。通信質(zhì)量的好壞往往依賴于對片上網(wǎng)絡(luò)中資源的使用情況。目前基于應(yīng)用感知對片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行QoS保障主要是基于應(yīng)用在最后一級Cache的缺失率對應(yīng)用進(jìn)行分類,而缺失率在預(yù)測應(yīng)用的資源使用量時,忽視了缺失率與性能的關(guān)聯(lián)特征,即性能不一定隨著缺失率增高而降低,因此存在不準(zhǔn)確的問題;在應(yīng)用感知的基礎(chǔ)上,現(xiàn)有基于異構(gòu)的片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)存在負(fù)載過高時和負(fù)載不均衡時擁塞現(xiàn)象嚴(yán)重的問題。針對以上問題,本文基于原有應(yīng)用感知的思想,提出一種新型的應(yīng)用分類方法,根據(jù)應(yīng)用的直接網(wǎng)絡(luò)特征確定應(yīng)用類型,將其分別應(yīng)用于無緩存網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,并結(jié)合擁塞控制算法來進(jìn)行面向不同負(fù)載量的服務(wù)質(zhì)量保障�；趹�(yīng)用感知的無緩存路由算法(APA,Application Aware)根據(jù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)階段和計(jì)算階段的平均持續(xù)時間,將應(yīng)用劃分為延遲敏感型應(yīng)用(LS,Latency Sensitive)和非延遲敏感型應(yīng)用(LIS,Latency Insensitive)。延遲敏感型應(yīng)用,在與非延遲敏感型具有相同的優(yōu)先級時,延遲對LS性能的影響更大。因此,APA基于傳統(tǒng)優(yōu)先級策略將應(yīng)用類型也作為一種優(yōu)先級評價(jià)參數(shù),保證LS的性能得到保障,同時,由于優(yōu)先級策略保留了原有最長壽命(Age)參數(shù),LIS的性能也不會受到影響。鑒于目前大負(fù)載應(yīng)用的不斷普及,本文在應(yīng)用感知的基礎(chǔ)上,提出一種新型的異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案,并將基于異構(gòu)的擁塞控制算法(COP,Congestion Optimization)加入設(shè)計(jì)中,通過檢測兩種片上網(wǎng)絡(luò)中的擁塞度差異,判斷當(dāng)前片上網(wǎng)絡(luò)是否需要或能夠提供資源幫助。這種設(shè)計(jì)滿足了大規(guī)�；旌县�(fù)載應(yīng)用的質(zhì)量保障問題,同時解決了負(fù)載不均衡時隔離式網(wǎng)絡(luò)中擁塞嚴(yán)重的問題,進(jìn)一步保障了應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。本文使用MacSim模擬器作為仿真平臺,基于64核處理器,測試了APA方案與基準(zhǔn)方案的性能和網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn),結(jié)果顯示,與非應(yīng)用感知的方案相比,APA方案下系統(tǒng)性能平均提升4.9%(最高10.4%),網(wǎng)絡(luò)延遲平均降低2.4%,網(wǎng)絡(luò)偏轉(zhuǎn)率平均降低4.2%。COP方案與基準(zhǔn)無擁塞控制方案相比,性能平均提升17%,最高提升24%,同時,本文設(shè)計(jì)的異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)比單純有緩存片上網(wǎng)絡(luò)功耗節(jié)省超過36%。因此,本文提出的基于應(yīng)用感知的片上網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案對應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量保障有良好的改善作用。
【關(guān)鍵詞】：片上網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)質(zhì)量保障 應(yīng)用感知 擁塞控制
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN47
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15
• 1.3 存在問題15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-18
• 1.4.1 應(yīng)用感知的無緩存路由算法17
• 1.4.2 基于服務(wù)質(zhì)量保障的異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法17-18
• 1.5 文章組織結(jié)構(gòu)18-20
• 第2章 多核處理器與片上網(wǎng)絡(luò)20-32
• 2.1 多核處理器20-24
• 2.1.1 兩種多核處理器20-22
• 2.1.2 多核處理器的關(guān)鍵技術(shù)22-23
• 2.1.3 多核處理器面臨的挑戰(zhàn)23-24
• 2.2 片上網(wǎng)絡(luò)24-29
• 2.2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)24-27
• 2.2.2 路由器結(jié)構(gòu)27-29
• 2.2.3 服務(wù)質(zhì)量保障29
• 2.3 本章小結(jié)29-32
• 第3章 應(yīng)用感知的無緩存路由算法32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 應(yīng)用特征對性能的影響32-34
• 3.3 應(yīng)用感知的無緩存路由算法34-39
• 3.3.1 基于應(yīng)用感知的應(yīng)用分類機(jī)制34-36
• 3.3.2 基于應(yīng)用感知的仲裁策略36-39
• 3.4 性能評測39-43
• 3.4.1 評測方法39-40
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境40
• 3.4.3 結(jié)果分析40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于服務(wù)質(zhì)量保障的異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法44-60
• 4.1 單一結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的問題44-46
• 4.2 異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)46-49
• 4.2.1 混合片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 路由器結(jié)構(gòu)48-49
• 4.3 基于服務(wù)質(zhì)量保障的異構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法49-52
• 4.3.1 設(shè)計(jì)思路49
• 4.3.2 應(yīng)用分類機(jī)制49-50
• 4.3.3 基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的擁塞優(yōu)化COP算法50-52
• 4.4 性能評測與分析52-58
• 4.4.1 評測方法52-53
• 4.4.2 性能和功耗分析53-55
• 4.4.3 可擴(kuò)展性分析55-57
• 4.4.4 公平性分析57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 碩士期間取得的研究成果66-68
• 致謝68

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