基于DPDK的智融标识网络数据转发机制设计与实现

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网络技术的飞速发展使传统互联网体系越来越难满足多样化的数据传输需求,研究人员积极寻求新型网络结构设计,先后提出了网络功能虚拟化、软件定义网络、智融标识网络等解决方案。然而,当前应用可编程网络技术实现新网络体系落地,存在调试难度大、带宽转发性能受限等研究挑战和问题。因此,本文设计了基于数据平面加速开发套件(Data Plane Development Kit,DPDK)的智融标识网络数据转发机制,结合DPDK用户态驱动、CPU亲和性等优势,探索使用DPDK作为底层收发包机制,进行可编程网络技术下智融数据包高速传输。本文分析传统网络数据包处理逻辑,将智融标识网络数据转发分为两部分实现。上层智融传输机制负责数据传输控制,实现智融标识传输落地,下层DPDK转发机制负责控制信息映射,实现数据包高速收发。具体来讲,本文主要开展了以下研究工作:(1)针对传统网络数据传输僵化问题,设计了基于智融标识的数据包传输控制机制。机制采用解析状态跳转与控制传输信息获取设计,通过智融标识封装实现不同网络融合传输。(2)针对传统转发带宽受限问题,设计了智融控制信息的DPDK函数库映射机制。机制通过DPDK上层应用构建与环境抽象层参数解析设计实现DPDK函数库下数据包高速收发。(3)最后,在实际设备上对所设计的智融传输系统进行了功能测试与性能分析。实验结果表明,智融传输系统可以支持智融标识下的网络融合传输。并且在相同传输环境下,智融传输系统与传统软件交换机相比具有较低内存使用率以及较高CPU占用率,在稳定性与传输速度方面得到明显提升:其IPv4单路传输平均吞吐量提升约1.3倍,IPv6单路传输平均吞吐量提升约1.6倍,混合传输平均吞吐量提升约2.81倍,时延平均降低了约0.7倍。
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