零拷贝技术及其实现的研究

零拷贝（ｚｅｒｏ－ｃｏｐｙ）是实现主机或路由器等设备高速接口的主要技术。零拷贝技术通过减少或消除关键通信路径影响速度的操作,降低数据传输的操作系统开销和协议处理开销,从而有效提高通信性能,实现高速数据传输。     

Linux环境下普适性零拷贝平台的研究与实现*

综合分析了现有的多种零拷贝平台的实现机制及优缺点,实现了一种具有普适意义的零拷贝捕包平台(packet capture platform based on universal zero-copy,PCPUZ)。通过直接对Linux内核中套接字缓冲区的内存分配和释放机制的修改,实现用户程序对数据报文的直接访问,并且克服了普通零拷贝技术应用范围单一、移植性差等缺点,面对不同型号网卡、不同版本网卡驱动,均可直接使用该平台。通过性能测试和分析表明,在低端配置的情况下,对64 Byte与1 500 Byte的报文捕     

传统报文捕获平台性能影响因素分析

目前网络带宽日益增大,普通网络报文捕获平台已经成为大规模宽带网络的入侵检测系统,宽带网络防火墙,高性能路由器等工程的瓶颈。对于日益发展的高速网络,迫切需要分析出普通报文捕获平台的性能瓶颈,研究出高速通信接口,以便有效地提高主机服务器的响应速度。     

基于RTL8169网卡的零拷贝技术研究与实现

在传统的数据包捕获系统中,数据在内存中的拷贝花费了巨大的开销,严重影响了捕包系统的性能.文中根据零拷贝的思想,实现了一种基于RTL8169千兆网卡的高性能数据捕获平台,使得数据报文到达网络接口后,直接以DMA的方式存储到应用程序可以访问的地址空间,从而避免了其在内存中的拷贝,节省了CPU的开销.测试结果表明,当捕获的数据包为大数据包时,本捕获平台的最高捕获率达到了895M,几近发挥了网卡的最大性能,而且对小数据包的捕获率也得到了大幅提升.     

Linux平台下基于Intel千兆网卡的零拷贝技术的研究与实现

千兆网络时代的到来,使得在通用操作系统下远迭不到线速捕获和发送数据包。本文实现了一种在用户空间直接控制网卡收发数据包的零拷贝平台,旁路了内核,减少了数据包在内核和用户空间传递过程中的拷贝,缓存,以及系统调用等的开销,使得采用轮询机制基本上达到了千兆网卡的线速。     

光纤通道交换网络接口卡的零拷贝技术研究与实现

介绍了信令寻径式光纤通道交换网的特点,为了提高光纤通道交换网络接口卡的通信性能,通过地址管理表的内存映射实现在用户空间实现虚实地址转换,实现用户数据从用户空间到网络接口卡(NIC)的零拷贝,因此大大提高了NIC的通信速度,优化了其体系结构;并将其成功应用于中尺度数值天气预报的MM5模式中,为各级气象部门提供准确、高效的数值预报服务;测试结果表明,零拷贝技术能够使网络接口卡性能有较大提高,达到了设计目的。     

高负载网络下线速包捕获接口的设计与实现

为提升高负载网络下包捕获接口的性能,对包捕获接口在网络流量监测和网络入侵检测等应用中的性能进行了研究.分析了传统包捕获优化方法PACKET_MMAP和PF_RING性能受限的原因,设计了一种用户级的包捕获方法.该方法采用了可扩展的内存映射机制、灵活的拷贝策略和高效的轮询机制,最后在Intel PRO/1000 PT Server Adapter上实现.与传统优化技术相比,该方法简单高效,包捕获速率更高.     

SCSI系统中零拷贝技术的应用

随着网络带宽和IO总线速率迅速提高,设备驱动的IO性能越发成为数据存储的瓶颈：本文讨论了两种零拷贝技术,直接输入输出和内存映射输入输出,在Linux SCSI Generic驱动中的应用,并结合实验对其在存储系统的吞吐率和处理器负载等方面的改善加以研究。     

基于零拷贝数据包捕获机制的研究与改进

传统数据包捕获机制BPF存在的问题有两个,一是数据报文在提交给检测程序处理时,需要两次拷贝,二是数据报文处理过程中出现频繁的中断。采用了双零拷贝技术和半轮询驱动技术克服上述缺点,提出了半轮询双零拷贝数据包捕获机制。通过实验证明,新引入的机制能够较好地提高数据包捕获机制的性能。     

高效报文捕获引擎FPC的研究与实现

网络监测在现代基于IP的网络中具有越来越重要的作用.随着网络速度的增加,作为网络监测关键部分的报文捕获引擎暴露出了在性能上的不足.FPC是一个Linux下基于内核的高效报文捕获引擎,使用它可以有效提高网络监测等应用的性能.本文首先在硬件层次和软件层次上分析了报文捕获过程中可能的性能瓶颈,然后介绍了FPC的整体结构和实现的关键技术.测试和应用表明,FPC具有良好的性能.     

RTAI下的网络报文捕获平台

针对传统报文捕获机制中内存拷贝冗余、中断处理及上下文切换频繁等弊端,提出在用户空间控制报文传输的思想,采用实时Linux内核及零拷贝思想对网卡驱动进行改造。捕包平台在捕获64 Byte及1 500 Byte的报文时,吞吐量分别达到了473 Mb/s和943 Mb/s,实验结果证明,与传统报文捕获平台相比,新平台的性能有显著提高。     

Snort入侵检测系统中数据包捕获模块的分析与设计

随着网络的高速发展,网络带宽得到了极大的提升。高速网络环境下对入侵检测系统提出了更高的要求,其中入侵检测系统的数据包捕获能力成为其发展的瓶颈。目前大多数系统使用传统的Libpcap库来实现数据包捕获功能,文章对一个基于Snort入侵检测系统中数据包捕获模块进行了分析设计,给出了设计架构,详细说明了工作流程,并对系统的性能进行了对比分析。     

双向NAT技术的实现

公网主机访问私网服务器时,为了避免在服务器上配置到公网地址的路由,同时隐藏报文的源IP地址,引入反向地址转换技术。分析了正向地址转换和反向地址转换的原理,通过实验证明双向NAT的可行性,对NAT技术的实际应用具有一定的借鉴意义。     

一种基于iSCSI的附网存储服务器系统的设计与实现

随着应用的高速发展,容量大、响应快、高性能NAS正成为网络存储领域的研究热点。针对这种情况,设计了一种基于iSCSI协议的专用附网存储服务器(iSCSI-based NAS,iNAS),在iNAS中,通过iSCSI软件实现模块,使得iNAS同时提供file I／O和block I／O服务,实现了NAS和SAN的融合;通过在RAID控制器和用户内存之间的直接数据传输(零拷贝),极大地提高了iNAS的I／O响应速度．通过一个多级分流的设备驱动程序,将多个RAID整合成单一的存储池,从而实现了存储虚拟化,实验结果显示,iNAS对文件I／O请求和块I／O请求都具有极高的响应速度。     

通用网络编程接口包的设计和实现

网络计算环境中,网络编程接口的多样性给开发网络应用程序带来了很大的不便.本文给出了一个通用的、可扩充的网络编程接口包UniChannels的设计与实现.UniChannels提供了通用的网络编程接口,并且通过使用一种新的设计模式即“地址绑定“模式,将协议相关操作和一般性的通信过程分离,从而使UniChannels具有良好的协议透明性.目前,UniChannels已应用到包括消息队列中间件在内的多个网络应用程序中.     

基于BPF和LIBPCAP库的包捕获应用系统的设计

包捕获和包分析是网络管理中使用的基本技术,它可用于网络测试,重构端到端的会话及监测网络运行状况等。本文分析了多种包捕获机制,着重探讨了ＢＰＦ技术,介绍了一个用于用户层包捕获的系统独立的ＡＰＩ接口Ｌｉｂｐｃａｐ库,给出了利用ＢＰＦ和Ｌｉｂｐｃａｐ设计基于包捕获的应用程序的应用框架。