本文選題：網(wǎng)絡(luò)處理器　切入點：線程分派　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：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,Intel等公司已經(jīng)推出相關(guān)解決方案。通過可編程硬件的輔助,通用多核處理平臺不但可以提高其分組I/O能力,而且還能將部分底層驅(qū)動實現(xiàn)的功能,如分組緩沖區(qū)管理,移植到硬件實現(xiàn),進一步提高平臺分組處理的性能。通用多核處理器使用多個并行的硬件線程對數(shù)據(jù)平面的分組進行處理,如何將到達的分組分配到不同的硬件線程對優(yōu)化平臺整體的處理能力十分關(guān)鍵。針對線程隊列狀態(tài)難以獲取的問題,本文提出了基于監(jiān)測每個線程隊列報文到達和離開速率進行隊列狀態(tài)估算的方法,可有效解決線程分派中負載均衡實現(xiàn)困難的問題,本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點包括:(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,并詳細分析了PacketFTD對到達報文的分派策略。設(shè)計了一種FTD的分派技術(shù),通過對FTD分析指出,報文進入線程隊列的速率監(jiān)測以及線程狀態(tài)監(jiān)測是實現(xiàn)FTD分派的核心。(2)評估了多線程分組隊列的監(jiān)測技術(shù)的設(shè)計要求,基于FTD提出了可實現(xiàn)精確隊列狀態(tài)監(jiān)測的三色狀態(tài)線程隊列評估算法——TCSAP,并基于TCSAP對PacketFTD的核心模塊進行了設(shè)計。(3)基于Modelsim建立了性能仿真環(huán)境,對PacketFTD的核心模塊功能進行了驗證�；贑ompassNP平臺對PacketFTD核心模塊的性能進行了分析。分析結(jié)果表明,本文實現(xiàn)的多線程分組分派的監(jiān)測技術(shù)可有效實現(xiàn)對輸入的報文進行精確的監(jiān)測,可支撐面向通用多核平臺的分組分派機制PacketFTD的FTD技術(shù)的實現(xiàn)。本文提出的PacketFTD模型和基于到達離開速率監(jiān)測的線程隊列評估方法TCSAP可解決多個硬件線程之間報文分派的負載均衡問題,設(shè)計實現(xiàn)的精確測量模塊可有效測量每個線程隊列分組的到達速率,可以有效支撐FTD技術(shù)的實現(xiàn),對基于通用多核處理器的網(wǎng)絡(luò)處理平臺設(shè)計具有重要的應(yīng)用價值。
[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】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

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本文編號：1616322