面向网络处理器的资源调度研究

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要摘要传统的网络设备大多采用基于GPP或ASIC的嵌入式处理器。随着网络流量的迅速增长和网络业务的日益多样，它们在性能或灵活性上已难以满足应用需要。在这种背景下，兼具高速处理能力和灵活编程能力的网络处理器(NP,NetworkProcessor)为下一代通信产品的设计提供了一种灵活的解决方案。目前，网络应用系统的设计越来越多地采用高速、灵活的网络处理器。网络处理器是典型的多RISC内核的并行实时处理结构，担负着数据包的处理和网络带宽管理等实时任务。在系统结构上，NP一般由一个通用处理器和多个并行或流水的数

2、据包处理引擎(PE,ProcessingEngine)组成，每个处理引擎内部支持多个线程.如何在多个PE上进行有效的资源分配和调度以提高系统吞吐量、降低数据包时延和应用程序开发时间、保证系统服务质量(QoS,QualityofService)要求是当前网络处理器研究的一个热点问题。论文以863计划(国家高科技技术研究发展计划)资助课题《面向网络处理器结构的新型操作系统核心技术》为基础，研究了网络处理器软件开发平台中有关资源调度的问题。主要涉及两个方面:工对于流水组织模式的网络处理器，其处理任务到各个PE的分配目前主要由手工完成，开

3、发效率低且对开发人员素质要求较高，形成产品开发的瓶颈。为解决这一问题，本文首先提出一种任务到PE的自动分配方法。给定划分好的应用任务集和处理流水线级数，应用该方法可以迅速得到近似最优的分配方案。么网络服务形式的日益多样使得用户对于QOS的要求越来越高。网络设备的功能由传统的存储一转发模式到存储一处理一转发模式的转换，使得QoS的保证不再仅仅限于网络带宽的分配，还要求处理资源按照QoS的要求进行分配。因此，本文研究了链路调度和多PE调度问题，给出有效的调度策略，保证调度会平、时延等特性。论文的硬件开发环境使用IntelIXP2400

4、网络处理器开发平台，开发板是RADISYS公司开发的ENP-2611，它是一个完整的可设计开发的设备，具有非常灵活的可编程性。软件开发平台包括基于XScale的开发工具链(LinuxGNU)和微代码开发工具(Intel为IXP2400提供的DeveloperWorkbench)。关键词:网络处理器，处理引擎，服务质量，任务分配，遗传算法，链路调度，多PE调度西北z业大学硕士学位论文摘要AbstractIncreasingrequirementsofnetworkratesandsophisticatednetworkingserv

5、icesmakethetraditionalnetworkingdevicesbasedonGPPorASICabotleneckofnetworkingapplications.Asasolution,NetworkProcessor(NP),whichhashighprocessingrateandflexibleprogrammingability,isadoptedinthedesignofnetworkingapplicationsystemsmoreandmorewidely.NPgenerallyconsistsof

6、multipleparallelreal-timeprocessingRISCs,calledProcessingEngines(PEs),eachofwhichsupportsmultiplethreads.PEsareresponsibleforpacketprocessing,networkingbandw记由managing,andsoon.Afocusofatentionishowtoallocateandscheduleresourcesefectivelytoimprovesystemthroughput,reduc

7、epacketdelayanddevelopingtime,ensuresystemrequirementofQualityofService(QoS).Thispaperisbasedontheproject"NetworkProcessorArchitectureFacedNew-typeOperatingSystemCoreTechnique"sponsoredbytheNationalHigh-techDevelopmentPlan(863plan).Twoproblemsareaddressedinthep叩er:.Ap

8、roblemthatmustbefacedwhendesigningsystemsbasedonNPsishowtoassignthepacket-processingtaskstotheprocessorpipelinesconsistingof