网络协议并行实现系统

析网络协议并行实现的必要性，探讨端系统与互连设备并行协议系统的实现体系结构和开发途径，通过示例展示了协议并行化技术的应用前景。     

基于FPGA的AFDX端系统协议芯片的设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)是下一代航空数据网络的最佳选择,AFDX端系统保证了AFDX网络航电系统之间数据交换的安全和可靠性;为了研制具有我国自主产权的新型机载数据网络端系统协议芯片,基于ARINC664规范第7部分,提出符合该规范的基于FPGA的AFDX端系统协议芯片和相应AFDX端系统板卡的设计方案,并给出关键模块的具体实现;通过对端系统协议芯片进行测试验证,证明该端系统协议芯片符合AFDX协议标准,具有较高的通信性能及稳定性,可为新一代航空电子设备中的数据通信提供保障。     

AFDX端系统关键技术的研究与实现

分析AFDX协议关键技术,围绕其端系统的构建,给出一个实用的AFDX端系统架构。针对AFDX的地址映射和实时性机制,提出AFDX端系统关键模块的发送协议处理算法和流量整形综合调度算法。基于Linux操作系统,对该AFDX端系统架构进行仿真验证,结果证明其较好地满足了航空电子网络数据传输的实时性和可靠性需求。     

一种基于自动机分解的网络协议并行处理策略

为了解决线程级并行体系结构带来的线程间对于共享资源的竞争问题，利用模拟对协议处理自动机中不同状态阶段的性能特点和在SMT结构上各状态阶段对于Cache竞争的情况进行了对比，指出CPU中Load／Store部件有可能构成协议处理的性能瓶颈之一，且对于有状态协议的处理在建立连接阶段具有较强的Cache竞争能力．进而提出一种新的协议并行处理策略，根据各状态阶段的性能特点利用有限自动机分解的方法将协议自动机划分成若干子自动机后并行处理．模拟结果表明该策略能够缓解协议并行处理时线程间对于Cache的竞争，在真实SMT环境中与基于连接的并行策略相比处理性能提高了5％左右．     

并行数据库实时多牌本并发控制协议性能研究

随着对实时数据库事处处理性能要求的不断提高，将并行数据库和实时数据库相结合的并行实时数据库将成为新的发展方向。然而通常的实时多牌本并发控制协议不适合并行数据库的无共享结构，比较了几种并发控制协议在无共享结构下的性能，该文提出了一种并行实时多牌本并发控制协议，它能有效地减省事务的重启，降低事务的错过率，在长短事务混合的情况下，它的性能比其它的并发控制协议更好，同时，它具有更好的可扩展性，作者利用仿真模型对该协议进行了性能测试，与其它协议进行了比较，并分析了实验结果，仿真实验结果表明该协议性能良好。     

高速计算机网络协议实现技术

协议实现技术是影响高速计算机网络性能的一重要因素，本文对协议实现技术做了深入的分析和探讨，研究了硬件实现技术、并行实现技术，对软件实现新技术－－流机制进行了分析和分析。     

基于Lustre文件系统的MPI检查点系统实现技术与性能测试

基于协同式检查点的回卷恢复是在大规模并行计算机系统中得到采用的一项重要容错技术,其性能开销主要为协同协议和检查点映像存储所决定.描述了一个在MPICH2中实现的应用透明的并行检查点系统,相比已有的技术,该系统有以下特点：1）协同协议操作利用了并行应用的近邻通信特性,通过虚连接方法减少协议的处理开销;2）采用Lustre文件系统简化检查点映像文件管理的复杂性;3）通过并行I/O操作提高性能,优化检查点映像的存储过程.实际应用的测试表明,该检查点系统具有较小的运行时间开销和良好的可扩展性.     

基于多核NPU的TCP数据接收卸载

目前以太网的发展速度远高于存储器和CPU的发展速度,存储器访问和CPU处理网络协议已经成为TCP的性能瓶颈。网络带宽的不断增大对CPU造成了沉重的负担,大约需要1GHz的CPU处理资源对1Gbps的网络流量进行协议处理。为此,使用多核NPU作为NIC,实现TCP接收数据路径中的校验和计算、报文乱序重组功能,并将合并之后的大报文经Linux网卡驱动程序交由协议栈处理,从而减少协议栈处理报文和网卡产生中断的数量,提升端系统的TCP性能。在10Gbps以太网络中,实验取得4.9Gbps的TCP接收数据吞吐量。     

面向多核处理器的多实例并行BGP协议模型设计与实现

开发BGP的线程级并行可以满足不断膨胀的互联网应用对协议性能的迫切需求。本文提出了一种面向多核处理器的多实例并行BGP协议模型,它以邻居会话划分为基础,借助数据并行思想实现了不同邻居会话在多个线程上的并行处理。首先,通过分析BGP协议特点,我们给出了该模型的总体框架设计,然后在Quagga BGP的基础上完成了具体实现。在Intel Xeon四核服务器上的性能测试结果显示,多实例并行BGP协议较BGP协议的性能加速均值在2.73左右,并且能够有效利用多核处理器计算资源,为改善协议处理能力提供了更大的提升空间。     

一种基于资源管理的端系统流量整形算法

在区分服务的网络系统中对端系统的流量具有严格地限制。为了保证端系统中不同要求的网络应用能够得到合理的网络资源,提出了基于资源管理的端系统流量整形算法。该算法根据每个网络应用的资源请求对其数据流进行调度处理和整形。分析和测试表明,该算法在保证端系统对DS流量限制的同时,还能保证端系统上各网络应用的资源要求,并具有较好的性能。     

通信协议的并行机制研究

通信技术的迅速发展，通信网络所提供的带宽达到几百Ｍｂｐｓ～Ｇｂｐｓ数量级。一些应用，象多媒体通信，就能利用网络的高吞吐量。但是，目前的通信协议并不能适应高速传输的环境。运输层和其它较高层协议的处理，已成为通信系统的性能瓶颈。本文首先回顾近十年来通信环境所发生的一些变化，并分析其对运输层协议的影响；第二部分分析标准协议并行实现时的一些关键技术；最后介绍了一个运输层系统模型，该模型采用并行机制，向上提供高性能的运输层服务。     

基于FPGA的AFDX协议处理芯片设计

航空电子全双工交换式以太网（AFDX）是下一代航空数字网络的首选。AFDX的端系统可以保证数据在航电系统网络之间交换的安全性和可靠性,基于ARINC664规范的第7部分,提出了符合该规范的AFDX协议处理芯片的设计方案,对AFDX协议处理芯片中的关键模块进行了设计和仿真。     

基于端系统应用的分组I/O加速技术

在网络系统中,优化端系统的数据路径能够使数据在网络接口和应用程序之间快速移动。因此,研究基于端系统应用的分组I/O加速技术,对分组I/O的发送和接收路径分别优化,有助于提高数据移动效率,减少CPU停滞,实现内存并行处理。本文提出分组I/O接收端流亲和技术,分组I/O发送端链式发送技术。基于通用多核处理器和FPGA搭建端系统实验环境,并对分组I/O加速后的端系统进行性能测试,实验结果表明,采用分组I/O加速技术的端系统,能够使报文收发性能提升2.14倍。     

基于智能网卡支持的并行通信协议

网络通信系统是机群的一个重要组成部分,也是影响机群整机处理效率的关键因素．随着单个结点计算能力的增强,网络通信能力也需要相应地提高．一种提高网络通信能力的方法是引入多个网卡同时进行消息发送,即并行通信．通常,并行通信是基于RMA机制实现的,对于小于17KB的消息,由于RMA机制的握手过程使得并行通信性能的提高很有限．提出了基于智能网卡支持的并行通信协议．该协议将消息重组所需的握手过程下移到网卡上实现,从而减少了握手开销,扩展了并行通信的范围．实验数据表明,与基于RMA机制的并行协议相比,该协议提高了3KB-17KB消息段的通信性能;对应用程序,如FT程序,该协议将其执行时间减少了9．4％,而基于RMA机制的并行协议只减少了7．8％．最后分析了限制并行通信性能提高的主要因素．     

民用飞机高速航电系统AFDX网络设计与分析

针对AFDX网络在民用飞机综合化航空电子系统中应用,在对AFDX网络协议技术特点分析的基础上,提出了交换机体系架构和端系统体系架构的实施方案。分析了交换机帧过滤、流量警管、帧调度与转发的实现方式,论述了端系统虚拟链路调度、余度管理和协议栈的实施机制。研制了AFDX网络交换机和端系统,并开发了支持网络应用的配置仿真以及数据加载工具,提供了AFDX网络在航电系统应用的全套解决方案。通过AFDX网络测试平台对研制的交换机与端系统产品进行了验证测试,实际测试结果表明,AFDX网络交换机、端系统产品的设计完全符合ARINC664规范设计要求,能够满足高速航空电子网络数据传输的实时性、确定性与可靠性要求。     

并行绘制游戏系统中同步传输协议的设计与实现

随着虚拟现实技术的发展,并行绘制系统的日益成熟,为玩家提供大尺寸、高分辨率、广视角的沉浸式游戏画面成为国内外研究的热点。相比于场景较为简单的虚拟现实系统,并行绘制游戏系统场景复杂,同步对象多,同步数据量大,已有的虚拟现实技术并不能满足并行绘制游戏系统的需求。对并行绘制游戏系统进行研究与分析,将游戏世界中运动对象进行封装与解析,为实现游戏状态同步增加对象容错信息。为实现游戏同步数据高效可靠的传输,提高游戏并行绘制框架的可伸缩性和扩展性,系统基于Multicast协议设计了一套高效可靠的通信机制,与TCP协议、RUDP协议及RSP协议进行对比分析实验。实验结果表明,并行绘制游戏系统中基于Multicast的通信协议相比TCP协议、RUDP协议及RSP协议具有更好的性能及可伸缩性。     

iSCSI协议远程性能研究

iSCSI协议是一种在IP网络上传输存储块数据的端到端协议。借助于普遍存在的互联网基础设施,iSCSI极大地便利了远程存储、远程备份和远程镜像。描述了iSCSI的定义和原理,分析了与iSCSI协议远程性能相关的诸多要点,如多TCP会话连接、unsolicited data、同步导向层、端系统性能等,在此基础上提出了实际应用中的优化解决方案。     

面向随机读的磁盘阵列中的串内并发I／O技术研究

本文将SCSI总线协议中的失连一再选技术应用于磁盘阵列，使得磁盘阵列中同一串上各个磁盘之间高度并行，从而显著地提高随机读的性能。测试表明了并发技术的有效性。     

CAN协议中CRC编码的硬件实现

针对CAN协议中提出的串行CRC检验原理,给出其硬件实现方法及具体实现时应需注意的技术问题,给出了RTL级的VHDL代码。为了提高CRC编码的生成速度和CRC检验的效率,介绍了CRC检验的并行原理,并针对CAN协议中CRC编码的生成多项式推导出了8位并行CRC编码的逻辑关系式。最后对串行和并行两种实现方式进行了性能对比,并给出了为满足CAN协议而进行CRC编码时应注意的问题。     

一种分布式并行服务器模型的性能分析与改进

设计一个分布式并行服务器,必需全面考虑网络层和应用层流量以及响应特性对性能的影响。分布式并行服务器模型（DPS）具有良好的响应特性和较强的服务能力,对它进行了全面的分析,重点研究了网络层流量对模型性能的影响,并且在理论分析和实验测试的基础上,将网络层流量和应用层流量按协议栈分布式处理,提出了改进的DPS模型。改进的DPS模型能够更好的处理网络层流量,有效地改善模型的性能。