基于網絡處理器的流量控制設計與實現.pdf

1、隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，網絡業(yè)務更加多樣化和復雜化，網絡流量日趨增加。作為承載網絡服務的基礎，對流量進行智能化的控制日益重要。但由于網絡流量是海量而非線性的，對其控制的效率問題成為網絡流量控制機制研究的瓶頸問題。為了提高處理速度，流量控制已經從軟件控制轉向軟硬件結合的控制方式。而網絡處理器則是為網絡應用領域所專門設計的集成電路，具有可擴展性以及高速處理數據包的能力。網絡處理器的出現將經典的“存儲-轉發(fā)”結構變?yōu)椤按鎯?處理-轉發(fā)”結構，為

2、流量控制中的高速數據包處理提供了可能。本文研究了網絡處理器的硬件構架及結構特點，軟件模型，重點研究了網絡處理器并行處理能力。 本文以網絡處理器為平臺，提出了基于該平臺的流量控制機制，設計和實現了該機制中的核心算法。該流量控制機制基于區(qū)分服務模型，包含四個數據包處理模塊：包分類模塊、標記與整形模塊、隊列管理模塊、以及隊列調度模塊。本文對四個模塊中所涉及到的相關算法進行了研究。為了適應流量控制機制的特點，對各個模塊選擇了適合的算法。

3、其中：包分類模塊采用軟硬件結合的策略實現對數據包的快速有效分類；標記與整形模塊采用STRCM算法對業(yè)務流加以標記區(qū)分；隊列管理模塊采用加權隨機早期檢測算法避免網絡擁塞；隊列調度模塊中采用低隊列延遲算法確保低延遲要求下的業(yè)務流優(yōu)先調度，并提供最小帶寬保證和業(yè)務隔離。所提出的流量控制機制結合了軟件和硬件兩方面的特點，既具有軟件的靈活性，又具有硬件的高效性。 為了對算法性能進行分析，本文選用Intel第二代網絡處理器IXP2800構造

4、基于網絡處理器流量控制機制的硬件平臺，以Intel SDK 4.2 Workbench Developer作為軟件仿真平臺，通過網絡處理器中微引擎單元分別實現流量控制機制中相應包處理模塊，基于多線程機制實現算法的并行，提高數據包處理效率，同時使流量控制機制更加模塊化，易于擴展。實驗結果表明，本文所提出得到算法能夠達到對流量的分類、標記整形、隊列管理及調度的目標。此外，算法能夠滿足高達10Gb/s網絡流量的處理要求，大幅度提高了數據包處理