基于网络处理器的IP-DSLAM中队列调度和缓冲管理的研究

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自兴起之日起,因特网就一直保持着迅猛增长的势头。随着多媒体业务日益普及,用户对因特网的要求也不再仅仅满足于简单的文件传输,而是要求网络提供安全、快速和多样化的服务。传统数据网络中的节点通常采用“尽力而为”的方式,对到达的数据包按照先来先服务的方式进行调度转发,显然这种方式是无法提供服务保证的,更不能为用户提供多样化服务。在接入网络中,目前发展中的第三代IP-DSLAM将会支持诸如通信隔离,区分服务,网络安全和用户控制等附加的服务能力,而这需要IP-DSLAM提供对服务质量保证的支持。在区分服务下的IP-DSLAM中,每个数据包都要进行调度处理,因此包调度也成为了IP-DSLAM的一个性能瓶颈,如何在可接受的时间和空间复杂度下进行简单高效的包调度是目前需要解决的一个难题;为保证QoS目标的实现,同时要对数据包的缓冲队列进行管理,以实现拥塞回避。 本文在研究了目前几种较为典型的包调度算法基础上,提出了一种基于网络处理器的IP-DSLAM中的包调度器HHRR,并在Intel IXP2350网络处理器上高效地实现了该算法;同时还针对缓冲管理中的缓冲资源拥塞问题,在IXP2350上实现了WRED来进行拥塞回避。实验结果表明,HHRR调度器结合WRED包丢弃算法保证了不同业务类的QoS要求,且充分利用了Intel IXP2350网络处理器的体系结构特征,实现了IP-DSLAM的线速转发。 HHRR包调度器和WRED算法的高效实现,离不开Intel IXP2350网络处理器多核多线程体系结构特征的支持。算法在设计思路与实现的过程中,都充分考虑了Intel IXP2350网络处理器诸如多层次存储结构、快速的位操作指令、多种任务划分模式以及访存延迟隐藏等体系结构特征,并基于这些体系结构特征进行了优化。 本文在Intel IXP2350网络处理器上结合各种优化措施对HHRR进行了仿真实验和分析,验证了HHRR调度器的优越性能。仿真结果表明HHRR在IP-DSLAM中的调度器设计上具有较高的应用价值。
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