收藏本站
《解放军信息工程大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于分层架构的网络处理器系统性能分析方法研究

单征  
【摘要】:由于网络处理器(Network Processor,简称NP)具备高性能、可编程、易扩展和开发周期短等特性,自90年代末诞生伊始就受到了众多商业企业和科研机构的关注。30余个厂商生产或提出了500多种产品和设计方案;众多公司(例如:Cisco、ALCATE、Deceng、华为3Com等)采用网络处理器构建了路由、交换、安全等领域的多种网络设备。 近年来,网络处理器技术的发展不尽人意,特别是在利用网络处理器进行应用系统开发时,面临着缺乏能在异构的软硬件体系结构间进行合理的系统设计方案评估,并为网络处理器系统的设计和优化提供技术支撑和参考依据的性能分析方法。 本文的主要研究目的是:开展网络处理器系统的性能分析方法研究,为网络处理器系统研发中的方案评估、系统设计、系统改进等阶段提供技术支撑和参考依据。即对众多的器件和系统设计方案进行评估,选择适合需求的性价比好的方案;分析已有的方案和系统的性能缺陷和瓶颈,并根据这些因素改进和提高系统性能;对将要设计的系统进行性能预测,在性能成本方面实现最佳设计和配置。本文的主要贡献与创新总结如下: 1、提出了扩展的通用网络处理器结构(Extended General Network Processor Topology,简称EGNPT)和网络处理器软件分层描述法,实现了不同网络处理器软硬件体系结构的统一描述以及网络处理器的软件结构和多级并行层次间的映射,为在不同软硬件结构的网络处理器系统间进行性能分析工作奠定了基础。 2、提出了将“可用计算周期”和“访存次数”作为约束条件的网络处理器软硬件结构映射方法,压缩了网络处理器应用设计空间(Design Space)(针对基准测试用例IPv4Forward的实验结果表明该方法的压缩比例高达8947848倍),有效降低了设计空间内搜索的复杂度,形成了合理的性能分析对象集合。 3、提出了“基于分层架构的网络处理器系统性能分析方法”,实现了对网络处理器这种多级并行系统的性能评估。实验结果表明该方法的误差小于8%,高于现有各种性能分析方法的精度(误差为10%—17%)。NPF基准测试用例IPv4 Forward的设计方案评估、“基于网络处理器的网络测试平台”的系统设计、“基于网络处理器的网络监控系统”的系统改进等工程实践证明:该方法可以有效的为网络处理器系统的方案评估、系统设计和系统改进等工作提供技术支撑和参考依据。 4、在应用功能层面,提出了“线段分析法”,实现了对网络处理器处理单元(Processing Element,简称PE)中多线程程序的性能分析。针对IPv4 Forward的实验结果表明该方法误差仅为0.47%,为进一步采用排队网络进行系统平台层面的性能分析提供了高精度的所需参数。 5、在系统平台层面,提出了“基于GI/G/m/∞/FCFS多类型客户开放排队网络”的性能分析模型,利用非乘积形式解排队网络(Non-Product-Form Queueing Networks)描述网络处理器系统,实现了对多类型输入、多服务员服务台的开放网络的性能分析。相对于现有研究成果(仅采用单一客户类型、单服务员服务台和泊松到达过程/负指数服务时间分布的排队网络进行建模),该模型提高了对现实系统的描述贴近度。 6、采用分解法对GI/G/m/∞/FCFS多类型客户输入开放排队网络求解,给出了一种新型流通阶段(Flow)输出流到达时间间隔变异系数(Coefficient of Variation)的求解方法。基于该方法设计了“基于排队网络的包随机发送算法”,并应用到河南省杰出人才创新基金项目“基于网络处理器的网络测试平台”中,实现了高速随机测试流量的生成。 本文在网络处理器软硬件结构抽象描述及其映射、设计空间压缩、具有多级并行机制的网络处理器系统性能分析方法、基于排队网络的性能分析模型等方向做了较为深入细致的研究,但仍存在有待进一步研究的问题,包括:在不同体系结构的网络处理器平台上验证本文提出的“基于分层架构的网络处理器系统性能分析方法”的普适性;研究网络处理器的指令级并行和程序/数据的相关性对网络处理器系统性能的影响;基于本文提出的性能分析方法研发自动化性能分析工具。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP393.05

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Netronome推出业界首款统一计算网络流处理器[J];电子与电脑;2009年07期
2 正华;网络处理器研发动态[J];电子产品世界;2001年01期
3 张人杰,蔡华,余少华;现代高速网络设备核心部件——网络处理器技术分析[J];数据通信;2002年03期
4 Editorial;Powerful的网络搜寻引擎协助指点迷津——IDT兼容性佳的NSE力求整体支持并重战略生态[J];电子与电脑;2005年11期
5 罗华,张思东,张宏科;基于IXP2400网络处理器的网络防护系统设计和实现[J];电信快报;2004年11期
6 陈军;基于IXP2400网络处理器的MPLS转发实现技术分析[J];福建电脑;2005年03期
7 高磊,张德运,李金库,李庆海;网络处理器平台下基于角色的分片审计研究[J];西安交通大学学报;2005年06期
8 ;NetLogic Microsystems与台积电就40nm技术展开合作[J];电子工业专用设备;2009年07期
9 张钢钢,白英杰,徐媛;网络处理器Intel IXP1200应用[J];电子产品世界;2001年14期
10 谭章熹,林闯,任丰源,周文江;网络处理器的分析与研究[J];软件学报;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马思瑶;尹佳斌;孙志刚;;网络处理器设计中的存储瓶颈问题[A];第15届全国信息存储技术学术会议论文集[C];2008年
2 张治洲;郑康锋;;一种高效的网络处理器资源访问算法[A];第十三届中国科协年会第11分会场-中国智慧城市论坛论文集[C];2011年
3 邵荣平;孙志刚;张晓明;;基于SOPC的网络处理器原型设计[A];2003中国通信专用集成电路技术及产业发展研讨会论文集[C];2003年
4 许榕生;;网络安全与网络处理器[A];第11届全国计算机在现代科学技术领域应用学术会议论文集[C];2003年
5 胡淮杨;郑康锋;;一种基于网络处理器的IPTV负载均衡方案[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
6 周鹏;郑康锋;;基于网络处理器高速深度检测防火墙的研究与设计[A];第十三届中国科协年会第11分会场-中国智慧城市论坛论文集[C];2011年
7 周卫华;倪县乐;丁炜;;基于IXP1200网络处理器的安全路由器的设计和实现[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
8 程胜;张勖;窦忠辉;丁炜;;基于IXP1200网络处理器的IP路由器的设计和分析[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
9 张建宇;廖唯棨;张行功;邹维;;网络处理器的发展及其在网络安全中的应用[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(下册)[C];2005年
10 钟婷;刘勇;李志军;秦志光;;基于网络处理器的IPv4/IPv6综合防火墙体系结构研究[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(上册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 勤誉;网络处理器击退ASIC 成市场主流[N];电子资讯时报;2004年
2 胡成臣 王元元 刘斌;网络处理器的应用之道[N];计算机世界;2006年
3 杜荣华;网络处理器灵活应变[N];中国计算机报;2003年
4 ;英飞凌发布新型VoIP处理器[N];人民邮电;2006年
5 烽火网络有限责任公司 岳青伦;基于网络处理器的BT业务流识别[N];通信产业报;2006年
6 任续烨;英特尔发布IXP23XX\IXP46X NP[N];中国计算机报;2004年
7 ;网络处理器与ASIC[N];网络世界;2003年
8 向北;手机CPU三国争霸[N];电脑报;2008年
9 张志斌;为下一代RNC设计奠基[N];网络世界;2004年
10 李丹;千兆防火墙架构之争[N];计算机世界;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 单征;基于分层架构的网络处理器系统性能分析方法研究[D];解放军信息工程大学;2007年
2 李韬;粗粒度数据流网络处理器设计关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 许宪成;基于网络处理器的入侵检测系统设计与性能优化研究[D];华南理工大学;2010年
4 谢立峰;基于网络处理器的网络服务质量和网络安全研究[D];浙江大学;2004年
5 向军;网络处理器并行线速处理关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
6 刘祯;网络处理器存储子系统中Cache机制的研究[D];清华大学;2006年
7 郑波;基于网络处理器的传输控制模型、算法及实现[D];清华大学;2006年
8 吴佳骏;多核多线程处理器上任务调度技术研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2006年
9 吴钊;保证服务质量的动态Web服务组合及其性能分析研究[D];武汉大学;2007年
10 张晓明;网络处理器设计的若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓华;面向网络处理器的编程模型研究[D];西北工业大学;2005年
2 王毅;网络处理器包传输结构的研究[D];西北工业大学;2004年
3 邵荣平;网络处理器并行处理技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
4 廖杨;基于多核网络处理器的IP转发系统的设计与实现[D];电子科技大学;2010年
5 薛卫东;基于网络处理器IXP2350的网络流量控制研究与实现[D];西安科技大学;2010年
6 吴霖;基于多核网络处理器的P2P高速流量识别系统的设计与实现[D];苏州大学;2010年
7 文成玉;基于IXA的IP交换技术的研究与分析[D];电子科技大学;2004年
8 董明峰;面向网络处理器的软件开发平台的研究[D];西北工业大学;2005年
9 杜敏;基于IXP2400的防火墙应用设计与实现[D];电子科技大学;2004年
10 潘胜刚;网络处理器在全息存储数据通道中的应用研究[D];华中科技大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026