高性能网络处理芯片作为高速网络设备的核心部件,承担报文转发、处理、网络状态监测等任务,高效、可靠的网络处理芯片管理控制对于提高整个网络的可测性、可控性、灵活性等具有重要意义。SDN技术的发展促进了网络设备控制平面、数据平面的解耦,高性能网络处理芯片的管理控制需要支持快速的规则更新,以及更实时地获取细粒度统计信息,以应对复杂的网络环境,对管理控制效率、延迟等提出更高要求。高性能网络处理芯片硬件资源的管理控制通常基于总线技术实现,存在管理控制效率低、延迟大、扩展性差的问题。针对上述问题,本文在对高性能网络处理芯片硬件模块差异化管理控制需求分析基础上提出一种管理控制技术FlyCtrl。本文的主要工作和创新点包括:1.提出了FlyCtrl的软硬件架构。FlyCtrl硬件架构设计采用并行、流水的设计思想,以有效提高带宽利用率,降低管理控制延迟。软件架构设计采用层次化的设计思想,在简化软件设计复杂度基础上,通过向上层应用提供平台无关API,屏蔽底层硬件实现细节,以有效提高应用的可移植性。2.对FlyCtrl的关键技术进行深入研究。提出一种基于多链结构的高性能网络处理芯片硬件资源访问方法,管理控制信息在片内通过分组进行传递,提升管理控制的性能,并具有可扩展性;提出一种细粒度的流量控制技术,在对不同类型硬件模块管理控制需求进行分类（延迟敏感、序列敏感、尽力而为）的基础上,采用不同的流量控制策略,有效提升高性能网络处理芯片多样化模块管理控制需求的服务质量保证能力;提出一种新型管理控制协议,该协议基于IP报文承载管理控制消息,具有较强的适用性。3.进行了FlyCtrl原型系统实现和实验评估。测试结果表明针对高性能网络处理芯片典型模块数量及控制通路主频配置,FlyCtrl的管理控制通路带宽利用率接近100%,硬件处理延迟可控制在5us以内。此外,实验证明了FlyCtrl可以满足延迟敏感、序列敏感以及尽力而为三类管理控制流量在丢包、延迟以及访问序列保证方面的要求。综上所述,FlyCtrl技术具有管理控制性能高、扩展性好的优势,对于高性能网络处理芯片管理控制的研究具有重要理论意义及实用价值。