基于IXP网络处理器的分组调度机制实现及研究

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1、南开大学硕士研究生毕业(学位)论文姓名：年级：专业：研究方向：论文题目：完成日期：导师：至担2002级盐簋垫圭垦堡鱼堡垒盐差扭旦堡鱼焦!垦墨绫基主!圣里圈签丝垄墨煎金丝翅廛垫剑塞墨丛盟壅!QQ§生!旦吴功宜教授南开大学信息技术科学学院二零零五年四月三十日摘要基于多处理器体系结构的网络处理器(NP)通过利用网络中存在的三种并行性：PLP、ILP、IPP，可以提供高速的处理能力。同时网络处理器具有的对硬件的完全可编程性，也使得用网络处理器实现路由器等网络设备在计算机网络与通信领域具有重要的应用前景。目前越来越多的高端路由器等网络设备开始使用网络处理器。随着网络上各种不同应用的出现，我们需要

2、在路由器中实现QoS以提供对不同业务的区分服务，路由器等网络设备提供QoS的核心技术是分组调度机制。完善的分组调度机制能提供诸如带宽、延迟、抖动和丢失率等的性能保证，适应用户和应用的服务质量要求。同时分组调度机制也能改进拥塞控制，提供系统服务公平性和服务类间保护。本文研究了基于网络处理器IXP2400的并行方式下IP数据包的分类、队列管理、DRR／WRR／PS分组调度等功能实现技术。讨论了多微引擎通信，即如何定义有效的接口以实现多微引擎协同工作的问题；临界区访问，即怎样设计算法从而保持数据包的顺序性的问题；还包括如何有效利用网络处理器中通用寄存器，传输寄存器和邻接寄存器来最大可能避免并

3、行过程中带来的互斥等技术问题；如何有效利用专用硬件加速程序执行速度等。模拟器分析结果表明，本文实现的调度机制能够提供一定的QoS，该结论对利用网络处理器(NP)设计其他网络设备具有一定的借鉴意义。关键词：网络处理器，微块，分类，队列管理，DmUWRR／PSAbstractInthecommunicationsenvironment，thesystemsdesignedaroundCMParchitecturearecallednetworkprocessors0岬s)．TheyUSethePIJP，ILP，口Ptoachievehighspeed．Atthesametime，NPspr

4、ovidefullprogrammingonhardware．SotheNP-basedroutershaveabrightfutureinthecomputernetworksandcommunicationsfield．Nowadays，moreandmorehJigh—endtouterstendtobeNP．based．WithmoreandmorenewapplicationsappearingontheInternet．weshouldprovideQoSintouterstomeetthevariousneedsofthem．QoSincludesalotofaspect

5、s．Butthecoreofthemispacketscheduling．Idealpacketschedulingcanprovideservicesaccordingtotheclients’demands，suchaspacketloss，delay，andfluctuationsinnetworkthroughput．Atthesametime，thepacketschedulingcarlimprovetheperformanceofthetraditionalbesteffortservice．Sothisthesisimplementsapacketschedulings

6、ystemonIntelIXP2400networkprocessor．Thesystemincludesclassification，queuemanagementandWRR／DRR／PSpacketschedulingalgorithm．Italsodiscussesthetechnologyofcommunicationbetweenmicroengines，thewaytomaintainpacketorder，theuseofspecialhardwareinapplicationdesignandtheskillofusingthetransferregisters，th

7、enextneighbourregistersandthegeneralregisterstopreventtheneedtoexclusivelyusingtheresource．TheoutcomeshowsthatthisschedulingsystemiscapableofprovidingcertainQoS．Webelievethatourconsiderationsarcalsohelpfulfurothernetworkproc