高性能队列管理与调度技术研究

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1、硕士学位论文—？＜＼｛）＇．．＾、；）．（丨，科１丫Ｖ＾１＼ｖ〇，ｉｉ：ｃ＞ｙ／（、＞．髙性能队列管理与调度技术研宄作者姓名赵海峰指导教师姓名、职称邱智亮教授．申请学位类别工学硕士高性能队列管理与调度技术研究作者姓名赵海峰指导教师姓名、职称邱智亮教授申请学位类别工学硕士学校代码１０７０１学号１５０１１２０１５９分类号ＴＮ９１５密级公开西安电子科技大学硕士学位论文髙性能队列管理与调度技术研宄作者姓名：赵海峰一级学科：信息与通信工程二级学科：通信

2、与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：邱智亮教授学院：通信工程学院提交日期：２０１８年４月ＲｅｓｅａｒｃｈａｎＨｉｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｅｕｅｇＱＭａｎａｇｅｍｅｎｔＡｎｄＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＸＩＤＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｐｑｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳ

3、ｙｓｔｅｍｓＢｙＺｈａｏＨａｉｆｅｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ｉｕＺｈｉｌｉａｎＰｒｏｆｅｓｓｏｒｐＱｇＡｒｉｌ２０１８ｐ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表证或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均

4、己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。一本人签名：｛乂日期：／）西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西工安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，目卩：研究生在校攻读学位期间论文作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阋、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。本人签名

5、：导师签名：嗦．．．Ｈ★ｙ期：讀日期：火＇丨（摘要摘要随着网络技术进一步普及和发展，给人们带来更好体验的网络业务越来越多，人们对网络带宽要求越来越高，作为通信网络核心设备的交换机或者路由器的性能是制约网络吞吐率的关键，为了支持用户的需求，交换机上部署的协议越来越多，设计越来越复杂，但由于网络设备的封闭特性，不同厂商设备相互独立，在已有网络上部署新的应用，实现自动化配置和网络流量实时操控越来越难。一种新的网络架构，软件定义网络，将交换机中的控制平面和数据平面解耦合，让网络变的更加灵活、可扩展，给网络管理提供了新的思

6、路，其中Openflow协议是目前控制器与交换机之间最广泛被接受的通信协议。软件定义网络可实现对数据流转发策略的精确控制同时带来的代价是队列规模大大增加，在高速数据转发系统中，如何对海量数据流队列进行管理和调度，对于提高转发系统的性能具有重大的意义。本文结合本实验室承担的项目“软件定义网络数据转发系统架构及关键技术研究”，重点对支持100Gbps的高性能队列管理机制与多级队列调度算法进行了研究。首先介绍软件定义网络的研究背景以及发展现状，结合项目需求，在此基础上设计了一种基于Openflow协议的软件定义网络数据转发系统总体方案；其次，

7、针对现有队列管理方案中存在入队和出队控制频繁切换或者入队出队并行情况下发生冲突，出队避让导致处理速度受限的问题，提出了一种并行无冲突的队列管理方案，该方案通过增加冲突检测，在不引入操作周期情况下修正冲突更新信息，保证了处理性能，每路队列调度最大支持速率为20Gbps；然后，设计实现了一种多级QoS调度机制，并改进实现了部分调度算法，解决了由于队列增加导致轮询周期过长，调度性能受限问题；最后，为了验证方案的正确性，一方面在XilinxVivado和Modelsim工具下综合仿真验证，并在XilinxVC709FPGA开发板上验证了部分功能

8、，另一方面将该队列管理方案应用在10GHIMAC开发设计中，在该硬件平台下，进一步测试验证了队列管理方案正确性。关键词：软件定义网络，队列管理，无冲突，多级QoS调度IABSTRACTABSTRACTWit