【摘 要】
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近年来随着流数据领域不断发展,多种业务场景都对流数据的高速网络传输和缓存有了更高的要求。以太网通信中由处理器实现网络协议栈,随着网络带宽增加,处理器限制了网络传输的性能,而TCP协议卸载引擎（TCP Offload Engine,TOE）可以将网络协议处理任务卸载,缓解处理器压力,提高网络传输性能。另一方面,由于传统机械硬盘结构的局限性,难以实现高带宽存储,而基于NAND Flash的固态存储器（
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近年来随着流数据领域不断发展,多种业务场景都对流数据的高速网络传输和缓存有了更高的要求。以太网通信中由处理器实现网络协议栈,随着网络带宽增加,处理器限制了网络传输的性能,而TCP协议卸载引擎（TCP Offload Engine,TOE）可以将网络协议处理任务卸载,缓解处理器压力,提高网络传输性能。另一方面,由于传统机械硬盘结构的局限性,难以实现高带宽存储,而基于NAND Flash的固态存储器（Solid State Disk,SSD）具有较好的存储特性,成为了近年来高速存储系统的主流存储介质。基于以上背景,本文提出了一种TOE高性能传输系统,该系统中包含两个子系统,高速网络传输子系统和高速数据缓存子系统。高速网络传输子系统基于TOE技术在100Gbps网络下实现多路TCP连接全双工并发高速传输,并在硬件上设计流量控制、拥塞控制和超时重传等机制,来实现TCP传输的可靠性。高速缓存子系统则基于PCIe SSD实现了多路TCP数据流的高带宽,大容量缓存,从而实现整个系统对流数据的高速传输和缓存。测试和验证表明,该TOE高性能传输系统能够很好的实现流数据的高速网络传输与缓存工作,在TOE高速网络传输子系统的全双工自回环测试中,数据传输带宽达88.6Gb/s。在与使用标准100Gbps网卡的服务器测试中,四路TCP数据发送带宽约51.31Gb/s,四路TCP接收带宽约为60.81Gb/s,并在TCP接收测试中能以50.74Gb/s的带宽完成数据的网络传输和缓存,实现了流数据的高速传输与缓存。此外,各测试中CPU占用率远远低于服务器端CPU占用率,实现了TCP协议的卸载。
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