面向網絡處理器的軟件平臺關鍵技術研究.pdf

1、網絡處理器(NP)是一種面向網絡設備通信處理任務而優(yōu)化設計的可編程ASIP(ApplicationSpecificInstructionProcessor)，它兼有高速處理和靈活編程兩種能力，能很好地適應高速網絡和業(yè)務演化的需要。目前在NP體系結構方面已有較多研究，但NP相關軟件技術的研究尚不充分。例如，IntelIXP系列NP在體系結構上雖已發(fā)展到第三代，Intel公司仍專門發(fā)起了IntelIXA大學計劃，以資助學術界在NP尤其是NP

2、軟件技術方面的研究。 NP軟件開發(fā)的困難主要來自于其微并行結構之復雜性和網絡多平面處理環(huán)境之特殊性，突出表現為：缺乏高層編程模型和開發(fā)工具，缺乏網絡通信處理算法組件庫，缺乏適應多平面處理環(huán)境的OS支持。 本文在國家863計劃和IntelIXA大學計劃的雙重資助之下，結合863重大軟件專項“面向網路處理器的系統軟件平臺(NPPlatform)”課題任務，以IntelIXP2400網絡處理器板為實驗平臺，深入研究了NP系統軟

3、件平臺涉及的高層編程模型和支持工具、適應NP結構的網絡通信處理算法組件庫，以及優(yōu)化的控制平面操作系統等關鍵技術。論文的主要工作和研究成果包括： (>)設計了NPPlatform的體系結構和功能組成，并實現了NPPlatform所含有的高層編程模型與開發(fā)環(huán)境——NPWare。NPPlatform平臺可有效支持NP應用系統的多平面協同開發(fā)特點，而NPWare可屏蔽底層硬件細節(jié)，提高應用可復用能力與跨平臺可移植能力。 (>)現

4、有分組調度算法難以同時滿足時間復雜性低和QoS保障能力強兩方面的要求，本文提出了一種基于均勻服務序列的分組調度算法，并給出其NP實現。理論分析和仿真實驗結果表明該算法的決策時間復雜性、公平性、調度時延特性均與數據流個數無關，不僅具有良好的可擴展性，而且在度量上明顯優(yōu)于以加州大學圣地亞哥分校的Stratified-RR為代表的幾個近年提出的DRR類算法。 (>)在建立了NP流水編程模式任務分配模型的基礎上，提出一種遺傳式自動分配算

5、法GaPipe，以改善人工分配過程存在的長周期和低效率缺點。大量比較實驗結果表明，相對于華盛頓大學的GreedyPipe算法，GaPipe在算法效率稍有損失情況下，大幅提高了分配精度，具備優(yōu)良的綜合性能。GaPipe已應用于NPWare開發(fā)環(huán)境中。 (>)提出并實現了一種可擴展的平面間交互框架，可有效支持數據平面和控制平面之間的通信協調，具有通信簡捷和應用透明的優(yōu)點。該框架擴展和優(yōu)化了現有嵌入式OS，使之能適應多平面處理環(huán)境。