基于linux的边界网关协议的实现及其并行化改造

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：基于Linux的边界网关协议的实现及其并行化改造学科专业：计算机系统结构指导教师：罗克露教授作者姓名：程潜班学号：200921060102万方数据分类号密级UDC学位论文基于Linux的边界网关协议的实现及其并行化改造（题名和副题名）程潜(作者姓名)指导教师姓名罗克露电子科技大学成都(职务、职称、学位、单位名称及地址)申请学位级别硕士专业名称计算机系统结构论文提交日期2012.03论文答辩日期201

2、2.05学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印

3、件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要BGP协议作为当前网络环境中事实上的边界网关协议的标准，其效率影响着整个网络。当今网络规模的爆炸式增长给处于网络核心节点的路由器提出了巨大的挑战，因此提高BGP协议的执行效率，对于满足当今以及未来网络的增长需求有着十分重要的意义。BGP协议经过了二十几年的发展，基于串行模型的优化改造难以获得理想的效果，性能提升的空间非常有限，

4、必须突破传统的模型，探寻新的设计思路才可能获得更好的性能。半导体技术的发展使得多核CPU成为当今计算平台的主流，多核技术的不断发展对于上述问题的解决带来了新的机遇。多核计算平台中多个CPU核集中在一个芯片中，并且使用共享的方案来访问内存等资源，这样的设计使得线程之间通信的延迟和开销明显小于多处理器平台。因此，挖掘BGP协议的并行性，采用多线程的并行程序设计方案来充分使用多核平台带来的优势，可以使得BGP协议的执行效率获得一定的提升。本文深入分析了RFC1771所描述的BGP协议，设计并实现了基于Linux操作系统的单线程串行版本的BGP协议。本BGP系统使用Lin

5、ux所提供的NETLINK套接字与内核进行通信，从而达到访问修改内核路由表的目的。为了突破Linux在一个进程中仅支持一个定时器的限制，本系统设计实现了定时器队列来管理多个定时器，同时，本系统采用读取配置文件的方式来对BGP进行配置。在完成了串行BGP之后，本文首先对该协议从任务并行的角度，采用流水线模型对其并行性进行分析，其次分析了基于线程池模型的数据并行方法的可行性，最后通过分析确定了基于邻居对等体连接的报文级数据并行方法对BGP协议进行并行化改造，并基于串行版本的BGP实现了并行的BGP协议。本文采用虚拟机来模拟多网卡主机，搭建BGP系统的测试环境。通过测试

6、，验证了本文所设计的BGP系统的功能正确性。最后测试并验证了并行BGP系统的性能提升，在本文的测试环境下，最优的加速比为1.55。关键词：RFC1771，BGP，路由，并行，多线程I万方数据ABSTRACTAbstractAsthecurrentnetworkenvironment’sBorderGatewayProtocolstandard,BGPprotocol’sefficiencyaffectstheentirenetwork.Theexplosivegrowthoftoday'snetworksizebringsahugechallengetothero

7、uterwhichinthenetwork’scorenodes,thereby,increasingtheefficiencyoftheimplementationoftheBGPprotocolhasagreatsignificanceforthegrowthofdemandtomeetcurrentandfuturenetwork.BGPhasdevelopedformorethantwentyyears,anditisdifficulttoobtainthedesiredresultsbasedontheoptimizationoftheserialmod

8、elfor