本文選題：網(wǎng)絡(luò)處理器　切入點(diǎn)：線程分派　出處：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2013年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著通用多核處理器性能的不斷提升,基于通用多核處理器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)平面的處理已經(jīng)成為目前發(fā)展的趨勢(shì),Intel等公司已經(jīng)推出相關(guān)解決方案。通過(guò)可編程硬件的輔助,通用多核處理平臺(tái)不但可以提高其分組I/O能力,而且還能將部分底層驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的功能,如分組緩沖區(qū)管理,移植到硬件實(shí)現(xiàn),進(jìn)一步提高平臺(tái)分組處理的性能。通用多核處理器使用多個(gè)并行的硬件線程對(duì)數(shù)據(jù)平面的分組進(jìn)行處理,如何將到達(dá)的分組分配到不同的硬件線程對(duì)優(yōu)化平臺(tái)整體的處理能力十分關(guān)鍵。針對(duì)線程隊(duì)列狀態(tài)難以獲取的問(wèn)題,本文提出了基于監(jiān)測(cè)每個(gè)線程隊(duì)列報(bào)文到達(dá)和離開(kāi)速率進(jìn)行隊(duì)列狀態(tài)估算的方法,可有效解決線程分派中負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)困難的問(wèn)題,本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)基于課題組前期研究提出的基于通用多核處理器和可編程加速硬件的網(wǎng)絡(luò)處理器架構(gòu),提出了面向多線程數(shù)據(jù)平面處理的分組分派模型PacketFTD,并詳細(xì)分析了PacketFTD對(duì)到達(dá)報(bào)文的分派策略。設(shè)計(jì)了一種FTD的分派技術(shù),通過(guò)對(duì)FTD分析指出,報(bào)文進(jìn)入線程隊(duì)列的速率監(jiān)測(cè)以及線程狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)FTD分派的核心。(2)評(píng)估了多線程分組隊(duì)列的監(jiān)測(cè)技術(shù)的設(shè)計(jì)要求,基于FTD提出了可實(shí)現(xiàn)精確隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)的三色狀態(tài)線程隊(duì)列評(píng)估算法——TCSAP,并基于TCSAP對(duì)PacketFTD的核心模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。(3)基于Modelsim建立了性能仿真環(huán)境,對(duì)PacketFTD的核心模塊功能進(jìn)行了驗(yàn)證�；贑ompassNP平臺(tái)對(duì)PacketFTD核心模塊的性能進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,本文實(shí)現(xiàn)的多線程分組分派的監(jiān)測(cè)技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的報(bào)文進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè),可支撐面向通用多核平臺(tái)的分組分派機(jī)制PacketFTD的FTD技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。本文提出的PacketFTD模型和基于到達(dá)離開(kāi)速率監(jiān)測(cè)的線程隊(duì)列評(píng)估方法TCSAP可解決多個(gè)硬件線程之間報(bào)文分派的負(fù)載均衡問(wèn)題,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的精確測(cè)量模塊可有效測(cè)量每個(gè)線程隊(duì)列分組的到達(dá)速率,可以有效支撐FTD技術(shù)的實(shí)現(xiàn),對(duì)基于通用多核處理器的網(wǎng)絡(luò)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:With the continuous improvement of the performance of universal multi-core processors, the implementation of data plane processing of network devices based on general-purpose multi-core processors has become the trend of current development. Intel and other companies have introduced related solutions. The general multi-core processing platform can not only improve the capability of packet I / O, but also transplant some of the underlying driver functions, such as packet buffer management, to hardware implementation. To further improve the performance of platform packet processing. Universal multicore processors use multiple parallel hardware threads to process packets in the data plane. How to assign arrived packets to different hardware threads is very important to optimize the overall processing power of the platform. In this paper, a method of queue state estimation based on monitoring the arrival and departure rate of each thread queue message is proposed, which can effectively solve the problem of load balancing in thread dispatch. The main research contents and innovations of this paper include: (1) based on the network processor architecture based on general-purpose multi-core processor and programmable accelerated hardware, A packet dispatch model for multithreading data plane processing is proposed, and the dispatch strategy of PacketFTD to arrival packets is analyzed in detail. A FTD dispatch technique is designed and pointed out through the analysis of FTD. The rate monitoring of message entering thread queue and the monitoring of thread status are the core of FTD dispatch. (2) the design requirements of multi-thread packet queue monitoring technology are evaluated. Based on FTD, a three-color state thread queue evaluation algorithm based on FTD is proposed, and the core module of PacketFTD is designed based on TCSAP. The performance simulation environment is established based on Modelsim. The function of the core module of PacketFTD is verified. The performance of the core module of PacketFTD is analyzed based on the CompassNP platform. The results show that, The multi-thread grouping dispatch monitoring technology realized in this paper can effectively realize the accurate monitoring of the incoming packets. The implementation of FTD technology to support the grouping and dispatching mechanism PacketFTD for general multi-core platform. The proposed PacketFTD model and the evaluation method of thread queue based on departure rate monitoring (TCSAP) can solve the problem of packet sharing among multiple hardware threads. The problem of load balancing, The design and implementation of the precise measurement module can effectively measure the arrival rate of each thread queue packet and support the implementation of FTD technology effectively. It has important application value for the design of network processing platform based on general multi-core processor.
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP332

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