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1、申請上海交通大學碩士學位論文基于網(wǎng)絡處理器的網(wǎng)絡編碼實現(xiàn)及優(yōu)化學校：上海交通大學院系：電子信息與電氣工程學院班級：B0803392學號：1080339040碩士生：曹朋專業(yè)：計算機軟件與理論導師：過敏意（教授）上海交通大學電子信息與電氣工程學院2011年1月19日萬方數(shù)據(jù)ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheMasterDegreeIMPLEMENTATION&OPTIMIZATIONOFNETWORKCODINGONNETWORKPROCESSORAuthor：CaoPengSpecialty:Comput
2、erSoftwareandTheoryAdvisor:Prof.GuoMinyiSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary19,2011萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)上海交通大學工學碩士學位論文摘要基于網(wǎng)絡處理器的網(wǎng)絡編碼實現(xiàn)及優(yōu)化摘要隨著網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡平臺的應用和服務越來越普遍，電子信箱、搜索引擎、電子商務等使得人類的生活方式發(fā)生了巨大的改變，網(wǎng)絡為人們提供了一種快捷、便利的交流手段，將整個世界緊密的聯(lián)系在一起。同時，網(wǎng)絡應用的增加
3、，使得數(shù)據(jù)傳輸量成倍的增加，網(wǎng)絡路由設備的傳輸任務也日益增加，網(wǎng)絡設備的更新很難滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸量的要求。在這種情況下，網(wǎng)絡編碼技術(shù)應運而生。網(wǎng)絡編碼技術(shù)打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡中節(jié)點簡單的接收、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)模式，允許節(jié)點對數(shù)據(jù)做編碼處理，并通過網(wǎng)絡多播技術(shù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點，目的節(jié)點接收到編碼后的數(shù)據(jù)，經(jīng)過譯碼處理后可以得到原始數(shù)據(jù)。經(jīng)證明，網(wǎng)絡編碼可以使多播傳輸實現(xiàn)理論上的最大傳輸容量，從而提高網(wǎng)絡帶寬的利用率和吞吐量。網(wǎng)絡編碼技術(shù)的研究，有著很大的現(xiàn)實意義，并成為近年的熱點。網(wǎng)絡處理器是用于網(wǎng)絡傳輸?shù)膶Ｓ锰幚砥?，具有功耗低、處理速度快、并行度高的?yōu)點。Intel的IXP系列網(wǎng)絡處理器具
4、有多核多線程的架構(gòu)，其中IXP2850網(wǎng)絡處理器具有16個微引擎，每個微引擎有8個硬件線程，可以達到10Gbps的傳輸速度。Netronome公司在IXP2850處理器的基礎上推出了新一代網(wǎng)絡處理器NFP3240，將微引擎升級到40個，并擴展了網(wǎng)絡接口，使得NFP3240可以達到40Gbps的傳輸速度。第I頁萬方數(shù)據(jù)上海交通大學工學碩士學位論文摘要本文將網(wǎng)絡編碼技術(shù)實現(xiàn)在NFP3240網(wǎng)絡處理器上，并做了大量優(yōu)化工作。本文針對編碼過程的特點和NFP3240網(wǎng)絡處理器的硬件特性，設計并實現(xiàn)了基于行劃分的編碼算法，觀察到訪存操作對網(wǎng)絡處理器編碼性能的影響后，本文提出了基于cluster
5、localscratchpad的數(shù)據(jù)預取算法，并獲得了超過28MB/s的吞吐量。本文還充分利用了網(wǎng)絡處理器流水線處理的特點，利用微引擎之間的寄存器通道傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了行優(yōu)先的流水線編碼算法和列優(yōu)先的流水線編碼算法，兩種算法分別達到了21.65MB/s和33.88MB/s的最大吞吐量。本文的主要貢獻在于將網(wǎng)絡編碼技術(shù)在網(wǎng)絡處理器上實現(xiàn)和優(yōu)化，并根據(jù)網(wǎng)絡處理器的流水線特性，提出了幾種編碼算法。從實驗結(jié)果得出結(jié)論，列優(yōu)先的流水線編碼算法，充分利用了網(wǎng)絡處理器的流水線通道，將訪存操作降低到最少，是最適合在網(wǎng)絡處理器上應用的編碼算法。關鍵詞：網(wǎng)絡編碼，NFP3240網(wǎng)絡處理器，多核，多線程第
6、II頁萬方數(shù)據(jù)上海交通大學工學碩士學位論文ABSTRACTIMPLEMENTATION&OPTIMIZATIONOFNETWORKCODINGONNETWORKPROCESSORABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentofnetworktechnology,web-basedapplicationsandservicesarebecomingmoreandmorepopular.Forexample,webservicessuchasemails,searchengines,e-commerce,havebroughtgreatchangestohu
7、manlives.Networkshaveprovidedaquickandconvenientmeansofcommunication,thuslinkingthewholeworldtogetherclosely.Atthesametime,increasingwebapplicationsalsomakethedatatrafficincreaseexponentially,addingadditionalburdenstorouters.Theupdating
