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机群系统因其高性价比和良好的扩展性,逐渐成为当前高性能计算机领域的主流结构。随着Linux的蓬勃发展,其应用范围逐渐从科学计算和工程计算等传统领域拓展到商务应用和网络服务等新应用领域。由于大量的商务网络应用是基于传统的以太网模式进行构建的,无法直接移植到机群高性能的通信系统之上,为此,人们展开了机群环境中高效socket研究,对于提高传统的商务网络应用在机群环境中的通信效率及机群通信系统的利用率均具有积极意义。本文在高效socket研究领域主要开展了以下工作:1.分析了基于TCP/IP协议栈的通信流程中各段开销的分布情况。本文在两种不同性能的平台上对基于TCP/IP协议栈的通信流程中的各种开销进行了测试。实验结果显示,TCP/IP协议栈开销在软件开销中占据了较大的比重,并且随着硬件平台性能的提升所占比重上升的幅度较为明显。2.研究了机群环境中高效协议栈在通信模式及功能层次等方面的特点,同时分析了置换点的层次问题。实验结果表明,TCP/IP协议栈的开销成为整体性能提升的瓶颈,机群环境中高效socket研究需要高效的协议栈提供支持,高效协议栈必须在通信模式及功能层次划分等方面能够充分符合机群环境中通信的特点。同时选择合适的层次利用对传统的通信流程进行置换也是高效socket研究中的关键问题之一,置换点处于不同的层次直接影响到高效socket的兼容性、安全性和性能等方面。3.分析了以VIA规范为代表的用户级通信协议对高效socket提供支持的关键问题。基于前面的研究成果,本文提出将用户级通信协议移进系统核心对高效socket提供支持的新思路,主要以用户级通信协议标准——VIA规范——为代表对其中的关键问题进行了研究。我们发现VIA在移进操作系统核心中进行高效socket支持主要存在两个方面的问题,一方面随着VIA从用户空间移进核心成为KVIA,KVIA的使用方式和通信流程都相应发生了变化,另一方面KVIA和TCP/IP协议栈在通信模式和连接管理等方面还存在较大的差异,本文对上述两方面的关键问题进行了分析并给出了相应的解决方案。4.设计实现了机群环境中高效socket系统——sockvia。根据前面的研究成果,本文结合具体平台实现了机群环境中的高效socket系统——sockvia,并对sockvia进行了综合评测。测试结果显示,sockvia实现了二进制级别的兼容,在兼容性和安全性等方面较好地满足了应用需求,同时在性能方面也达到了较理想的通信带宽和通信延迟。