在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)中間件承載著很重要的數(shù)據(jù)處理功能,例如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)安全等。隨著應(yīng)用需求的變更和系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中間件采用的基于專有硬件的實(shí)現(xiàn)顯現(xiàn)出成本高和擴(kuò)展性差的缺點(diǎn)。軟件定義中間件提出了軟硬件解耦的設(shè)計(jì)思想,試圖解決專有硬件的平臺(tái)獨(dú)立性問(wèn)題和可擴(kuò)展性問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了軟件定義中間件的設(shè)計(jì)思想,利用硬件資源虛擬化技術(shù)（虛擬機(jī)、容器等）,將網(wǎng)絡(luò)功能從專有硬件轉(zhuǎn)移到了運(yùn)行在普通服務(wù)器的通用軟件上。但是,隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬需求增長(zhǎng)到25Gbps,甚至100Gbps,基于軟件解決方案的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)開(kāi)始面臨性能問(wèn)題,包括網(wǎng)絡(luò)吞吐率低、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不穩(wěn)定等問(wèn)題。本文探索了使用FPGA作為加速器件,解決網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化面臨的性能問(wèn)題。但是,在加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要解決FPGA目前具有的一些問(wèn)題,例如編程困難、代碼通用性差、系統(tǒng)擴(kuò)展困難等。FPGA開(kāi)發(fā)使用Verilog/VHDL硬件描述語(yǔ)言,它們具有兩個(gè)缺點(diǎn):1)對(duì)于普通軟件開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)門檻很高;2)抽象程度低導(dǎo)致代碼的通用性較差。同時(shí),基于FPGA的分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文提出了一個(gè)基于FPGA的、可拓... 

【文章來(lái)源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３：模塊化的方法構(gòu)建中間件應(yīng)用??

圖２－１：?Ｐ４抽象模型［１１??為，控制器編譯Ｐ４程序后將具體的規(guī)則下發(fā)到Ｐ４平臺(tái)上執(zhí)行。Ｐ４抽象模型如??圖２－１所示。??相比ＯｐｅｎＦｌｏｗ，?Ｐ４的靈活性更高：Ｐ４不僅可以做到平臺(tái)無(wú)關(guān)性，也可??以實(shí)現(xiàn)協(xié)議無(wú)關(guān)性。Ｐ４可以運(yùn)行在通用處理器、ＦＰＧＡ、網(wǎng)絡(luò)處理器或ＡＳＩＣ??（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｃｉｒｃｕｉｔ，專用集成電路）上，使用對(duì)應(yīng)的編譯器??將Ｐ４程序編譯運(yùn)行在對(duì)的平臺(tái)上。協(xié)議無(wú)關(guān)性是指Ｐ４不需要原生網(wǎng)絡(luò)協(xié)議??的支持，Ｐ４?＂ｒ以自定義ｍａｔｃｈ部分的字段含義，但是ＯｐｅｎＦｌｏｗ中ｍａｔｃｈ字段??是協(xié)議預(yù)設(shè)的，不能根據(jù)需求動(dòng)態(tài)改變。目前，支持Ｐ４的商用交換機(jī)已經(jīng)上??市丨２０丨。??２．１．２?ＮＦＶ??２０１２年１０月，由全球多家運(yùn)營(yíng)商發(fā)起成立的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（ＮＦＶ，??Ｎｅｔｗｏｒｋ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?Ｖｉｒｔｕａｌｉｓａｔｉｏｎ）標(biāo)準(zhǔn)制定］．作小組，發(fā)布ｆＮＦＶ架構(gòu)的第－版??白皮書（Ｗｈｉｔｅ?Ｐａｐｅｒ）１８１。ＮＦＶ架構(gòu)通過(guò)軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)??備擺脫專有硬件

計(jì)算虛擬?存儲(chǔ)虛擬?網(wǎng)絡(luò)虛擬??虛擬層?钃?—ＮＦＶ編配???＾???硬件資源?服務(wù)部署需求??訓(xùn)＼／基礎(chǔ)設(shè)施（郵以??閹２－２：?ＮＦＶ架構(gòu)閣ＰＩ??軟件，例如ＮＡＴ、防火墻等應(yīng)用，他們運(yùn)行在ＮＦＶＩ環(huán)境中。??網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施（ＮＦＶＩ，?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｉｎｆｒａｒｅ）?是指可以運(yùn)行?ＶＮＦ?的軟硬件環(huán)境。?ＮＦＶ?丨提供了包拈?ｆ?網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)的虛擬化環(huán)境，為ＶＮＦ提供了資源和性能上的隔離。??網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化管理和編排（ＮＦＶ－ＭＡＮＯ，?ＮＦＶ?Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ?ａｎｄ?Ｏｒｃｈｏｎ）?用來(lái)管理?ＶＮＦ?的運(yùn)行以及?ＮＦＶＩ?軟硬件資源的調(diào)度。??定義ＮＦＶ１２１?：??轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備???一一?＿?一、


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