基于飞腾平台TOE协议栈的设计与实现

传统TCP/IP协议栈要占用大量计算和访存资源,主要表现在中断上下文切换、协议处理和数据拷贝三方面。为减轻飞腾处理器计算负载,逐步采用软硬件一体化即协议卸载引擎（TCP/IP Offload Engine）技术,用硬件部分或全部实现TCP/IP协议处理。因飞腾平台处理器频率较低,网络负载较重时容易成为网络I/O瓶颈。文中对TCP/IP卸载引擎（TOE）技术及其相关原理进行研究,设计并实现了飞腾平台TOE协议卸载引擎的驱动,利用TOE对飞腾平台的网络性能进行优化。测试表明：飞腾平台使用TCP/IP卸载引擎能提高网络吞吐量并减少CPU利用率。     

TOE为TCP/IP减负

TCP/IP协议历来是处理网络上数据传输的通用语言,iSCSI和远程直接内存访问(RDMA)等最新标准更使其成为存储和群集领域的首选协议。然而,传统的TCP/IP技术在处理数据传输的过程中需要占用大量的服务器资源,因此,由特定的软件和集成的硬件组合而成的、一种称之为TOE(TCP Offload Engine.TCP负荷缓解引擎)的技术便应运而生了,它能缓解服务器的处理负荷。TOE技术对TCP/IP堆栈进行了软件扩展,使部分TCP/IP功能调用从CPU转移到了网卡上集成的TOE硬件。这种方法使操作系统得以把TCP/IP数据流全部卸载到TNIC的专用硬件上,服务器只负责TCP/IP控制决策。基于数据通路卸载架构的这一方案得到了大多数操作系统厂商的欢迎。     

TOE网络接口卡软件系统的设计

TCP/IP卸载引擎（TOE）技术能够减少处理器的协议处理行为,有效提高网络性能。比较TOE的两种实现方式,并基于部分卸载方式提出Linux下TOE网络接口卡软件系统设计方案。针对提出的软件系统结构,介绍各个部分的功能和接口,阐明了软件系统如何支持TOE功能。     

事半功倍——Adaptec TOENAC7711C

TOE是TCP／IP Offload Engine的缩写。该技术是通过个额外的芯片夹控制TCP／IP的数据传输,从而减少对处理器资源的占用。通过高性能网络，我们可以应付网络上日益增多的数据，但是对服务器端而言大量网络数据传输占用了服务器过多的资源从而造成两络应用程序运行效率的下降。通过TOE技术，IT管理员可以在低成本投入的前提下，减轻服务器承担的网络传输负载．使服务器能谚专注于处理应用程序的运算任务，从而提升网络应用程序的用户请求响应等各种性能指标。     

一种TCP/IP卸载结构的设计与实现

为了将处理器从繁重的通信任务中解脱出来,解决通信系统中的瓶颈部分,适应高速通信网络,本文研究了一种新的TCP/IP卸载引擎（TOE）的原理和设计方法,并提供了TOE网络接口卡（NIC）的一套参考实现方案,此方案以Intel IOP310 I/O为处理器芯片组,在Linux上搭建自己的软硬件平台并得出实验结果。实验证明,该技术有效地提高了网络的传输性能,降低了计算机的CPU占用率。     

基于FPGA的TOE网卡设计与实现

为进一步减轻CPU的负担,有效增加系统性能,描述一种基于FPGA的TCP减负引擎系统的设计与实现。该TOE网卡将部分TCP协议软件处理下移到FPGA中实现,以硬件的方法实现报文分类和TCP流还原等流量处理功能。实验数据表明,使用TOE网卡可以大幅降低主机的CPU占用率。     

网络层的安全问题及防范策略

随着 Internet 的高速发展和广泛应用,电子商务、网上银行等业务已走进千家万户。而 Internet 是构建在 TCP/IP 协议体系上的,因此,TCP/IP 网络的安全问题也已日趋严重。由于最初开发实施 TCP/IP 时并没有考虑到网络安全问题,因此 TCP/IP 协议族并没有任何安全措施,而且更为糟糕的是,早期的 TCP/IP 协议还存在着诸多安全漏洞。这也就相应地引发了如今的众多安全问题。根据 TCP/IP 协议族的体系结构,可以将 TCP/IP 网络中的安全问题分层次进行研究和处理。     

基于单芯片的高速嵌入式以太网接口设计

提出了一种单芯片设计方案,解决了在低速嵌入式系统中实现高速网络通信的接口问题.采用带硬件TOE功能的网络微控制器AX11015,融合了小型嵌入式TCP/IP协议栈uIP 0.9,实现了低速嵌入式系统的高速网络通信.实验结果表明,接口模块可以实现UDP数据传输达到20子Mbps,方便接入其它系统中,并已在网络LED大屏幕中得以应用.     

基于多核处理器的TCP/IP协议栈加速技术

多核处理器已经成为了处理器发展的趋势.在多核处理器上运行Linux操作系统时,由于所有的TCP/IP网络协议处理都以软件的形式在Linux操作系统内核运行,处理效率很低.为了解决这个问题,本文提出了一种基于多核处理器的多核TCP/IP加速协议栈,将多核处理器的处理核心分成两部分.一部分运行Linux操作系统.另一部分处理核心运行实时系统,处理TCP/IP协议栈.由于将TCP/IP协议栈的处理卸载到了实时系统,Linux的中断处理大大减少,并且实时系统直接操作底层硬件资源,没有操作系统的参与,所以多核TCP/IP加速协议栈的处理效率会很高.通实验结果对比,在相同的硬件资源下,多核TCP/IP加速协议栈不仅比Linux TCP/IP协议栈获得了更大的网络处理吞吐率,而且消耗了更低的CPU.     

基于TCP/IP的远程视频监控系统的设计

本文提出了一种基于TCP/IP网络进行远程视频监控系统的设计思路 ,该系统包括数码云台数据采集 ,TCP/IP数据包处理和主控端命令控制、图像显示三个部分。为了在TCP/IP环境下实现监控目的 ,系统从软件角度自定义了用户数据包来解决在TCP/IP环境下控制命令字和图像数据的交叉传输问题。     

IP-SAN中安全缓存的设计与实现

由于TCP／IP协议栈存在执行开销,基于IP的存储网还存在一些性能上的问题。对此。本文设计并实现了一个应用在以iSCSI协议为基础构建的IP-SAN之上的安全缓存结构。实际测试表明,该设计对系统的性能有明显的提高。     

基于WSAEventSelect的实时数据分发服务的实现

本文介绍了TCP/IP协议、Socket套接字以及利用Windows Sockets套接字编程的一般方法。在此基础上提出了基于WinSock2 WSAEventSelect（事件选择）I/O模型实现实时数据分发服务的机制,并给出了部分源程序。     

视频LED屏高带宽网络控制系统的研究

针对采用专用像素控制技术的建筑物立面大型LED装饰屏,研制了一种嵌入式高带宽的网络通信控制系统。系统采用具有硬件TOE功能的嵌入式微控制芯片AX11015作为主处理器,同时利用CPLD和SRAM构建用于码流缓冲的大容量FIFO存储器,并在此硬件平台上移植入小型嵌入式TCP/IP协议栈uIP0·9,实现了LED视频数据的高速网络传输。经实验和实际工程检验,系统可以通过UDP方式流畅地传输非压缩的视频数据,是一种高效可靠的大型LED屏幕网络传输控制途径。     

基于FPGA的TOE系统设计与实现

随着网络带宽的迅速增长,主机协议处理开销已经成为系统整体性能的瓶颈.为了有效增加系统吞吐率,进一步减轻CPU的负担,本文详细描述了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的TOE(TCP Offload En-gine)系统的设计与实现.实验结果表明,系统在吞吐率等方面明显优于非TOE系统.     

TCP/IP协议栈的实现方法

TCP/IP协议是实现网络通信最基本的协议,对网络数据的可靠性传输有很大的影响。随着网络技术的发展,将嵌入式系统中引入TCP/IP协议具有明显的现实意义。然而受到嵌入式系统资源的限制,需要将TCP/IP协议进行简化,从而实现嵌入式系统中TCP/IP协议的有效利用。本文对TCP/IP协议状况进行概述,并对TCP/IP协议的特点和TCP/IP协议的简化进行分析,最后提出TCP/IP协议的实现方法,旨在简化操作,提高嵌入式系统的运行效率。     

基于异步I/O模型的双机TCP代理的研究与实现

一些特殊领域的应用对于性能要求很高,而通用单机TCP代理不能满足需求。文章分析了TCP代理的实现机制,借鉴TCP连接管理有限状态机、以异步I/O模型研究和实现了双机TCP代理,并将其应用于一个安全网关项目,取得良好效果。     

WebMark:一个Web服务器性能测试工具

Web及其应用程序的普及使得Web服务器的性能测试变得越来越重要,而现有的测试工具都具有一定的适应性限制.总结了Web服务器性能测试的指标和原则,提出了一个更加合理的测试指标--加权响应时间.介绍了一个Web服务器性能测试工具WebMark.它用事件驱动的方式管理异步I/O,通过修改Client的TCP/IP协议栈来模拟Internet环境.使用它对Apache进行了全面测试,证明了研制WebMark这样一个功能强大的测试工具是十分必要的.