本文關(guān)鍵詞：基于Linux容器構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化平臺

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【摘要】：隨著越來越多的網(wǎng)絡(luò)中間件被部署到網(wǎng)絡(luò)中,基于專用硬件實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)中間件開發(fā)成本高、更新?lián)Q代快、升級和部署困難等問題也日益突出。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)旨在改變當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運營服務(wù)商面臨的這種狀況,利用IT虛擬化技術(shù)將各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器中,利用軟件實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能代替各種專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的快速開發(fā)、靈活部署和可伸縮管理。目前工業(yè)界和學(xué)術(shù)界大多基于虛擬機(jī)技術(shù)(如KVM、XEN)來構(gòu)建NFV平臺。這種方法雖然具有隔離性好、易于遷移的優(yōu)點,但也存在虛擬機(jī)消耗資源較多的缺點。容器是一種輕量級的操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù),在不要求虛擬網(wǎng)絡(luò)功能遷移的場合具有較大的資源成本優(yōu)勢。本論文基于Linux容器技術(shù)、并結(jié)合click軟件路由器框架實現(xiàn)了一個NFV平臺,針對NFV平臺在包輸入/輸出、容器間通信、服務(wù)鏈調(diào)度等方面存在的不足提出了相應(yīng)的解決方案,通過采用先進(jìn)的包輸入/輸出引擎、基于共享內(nèi)存的零拷貝技術(shù)、NUMA感知的服務(wù)鏈動態(tài)綁定技術(shù)對NFV平臺進(jìn)行了性能優(yōu)化。論文在真實的硬件平臺上測試了以上各種優(yōu)化技術(shù)的效果,評估了NFV平臺的性能和擴(kuò)放性,并通過一個模擬的家庭網(wǎng)關(guān)對NFV平臺和一個基于KVM的NFV平臺進(jìn)行了性能比較。實驗結(jié)果表明,NFV平臺在支持虛擬網(wǎng)絡(luò)功能的快速開發(fā)和系統(tǒng)吞吐量方面有較好的表現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 Linux容器 服務(wù)鏈 性能優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.05
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 虛擬化技術(shù)11-13
• 1.2 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化13-15
• 1.3 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化平臺15-16
• 1.4 論文工作和內(nèi)容組織16-19
• 第2章 相關(guān)技術(shù)19-29
• 2.1 Linux容器19-23
• 2.1.1 Namespace特性19-21
• 2.1.2 Cgroups特性21-22
• 2.1.3 LXC命令22
• 2.1.4 Linux容器的網(wǎng)絡(luò)連接22-23
• 2.2 Click模塊路由器23-25
• 2.3 ClickOS25-27
• 2.4 Netmap和VALE27-28
• 2.4.1 Netmap27
• 2.4.2 VALE虛擬交換機(jī)27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于Linux容器的NFV平臺設(shè)計29-37
• 3.1 需求分析29-30
• 3.2 構(gòu)建服務(wù)鏈30-31
• 3.3 消除通信瓶頸31-33
• 3.4 字符設(shè)備的緩存管理33-34
• 3.5 容器之間的通信隊列34-35
• 3.6 任務(wù)調(diào)度35-36
• 3.7 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于Linux容器的NFV平臺實現(xiàn)37-53
• 4.1 創(chuàng)建Linux容器37-38
• 4.2 從物理網(wǎng)卡收發(fā)包38-40
• 4.2.1 定制VALE的處理邏輯38-39
• 4.2.2 click使用netmap收發(fā)包39-40
• 4.3 實現(xiàn)共享內(nèi)存的字符設(shè)備40-41
• 4.4 字符設(shè)備的內(nèi)存管理41-46
• 4.4.1 緩沖區(qū)的分配與回收42-44
• 4.4.2 Click中數(shù)據(jù)包的申請及釋放44-45
• 4.4.3 數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)45-46
• 4.5 添加從字符設(shè)備讀寫包的Click組件46-47
• 4.5.1 FromDevice組件的實現(xiàn)46-47
• 4.5.2 ToDevice組件的實現(xiàn)47
• 4.6 使用NFV平臺實現(xiàn)一個家庭網(wǎng)關(guān)47-50
• 4.7 進(jìn)程綁定50-51
• 4.8 本章小結(jié)51-53
• 第5章 實驗評估53-65
• 5.1 實驗環(huán)境53-54
• 5.2 容器的收發(fā)包能力54-56
• 5.3 共享內(nèi)存的字符設(shè)備56-60
• 5.4 NUMA對性能的影響60
• 5.5 服務(wù)鏈動態(tài)綁定60-61
• 5.6 NFV平臺支持多服務(wù)鏈的能力61-62
• 5.7 NFV平臺上的家庭網(wǎng)關(guān)62-63
• 5.8 本章小結(jié)63-65
• 第6章 結(jié)束語65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 進(jìn)一步的工作66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果73

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本文編號：1056433