基于实时微内核的零拷贝通信协议

在分析现有零拷贝通信协议实现的基础上,提出了基于实时微内核的零拷贝通信协议RTZCP.针对不同的应用场景,RTZCP协议对单个数据包采用了传统的内存重映射方式来消除用户空间与内核空间之间的数据拷贝,而对于需要分片的大数据包,则采用RMA(远程内存访问)方式来实现零拷贝通信的目的.设立了专门静态网络通信资源的分配管理机制,以及具有缓冲机制的通信接口技术来优化处理IP数据包的分片机制.测试结果表明,RTZCP协议能够在提供比传统网络通信协议更低的通信延时的情况下,充分地保证实时数据包的实时通信性能.     

嵌入式网络实时视频监控系统的设计

基于目前视频监控系统的现状,提出了一个基于嵌入式系统的网络实时视频监控系统.其服务端以S3C2410嵌入式平台为核心、IME6400及附属电路为扩展功能,并采用了嵌入式Linux操作系统.在Linux设备驱动中设计和实现了零拷贝技术,保证了压缩编码后的视频流数据在系统内存中只存在1份实体而无其他的拷贝,这样就提高了系统内存的使用效率,并且减少了CPU的资源消耗.依照RTP协议进行实时视频流传输,同时采用嵌入式Web方式,并且支持ActiveX,用户只需使用IE浏览器就可以完成实时监控.该嵌入式视频监控系统构建灵活,占用资源少,系统效率高,有较高的可靠性和安全性,因此具有较大的市场潜力.     

基于Linux的高性能网络数据捕获技术研究

以Linux操作系统中BPF数据包捕获机制为研究对象,着重分析了高速网络环境下数据拷贝、频繁硬件中断对数据包捕获性能的影响．结合“零拷贝”思想,提出一种使用带缓存的内核协议簇PF—RING机制,详细介绍了PF—RING在Linux核心下的实现．仿真实验验证了该方法的可行性．     

基于通用PC的千兆流归并系统

isco Netflow在流量监控、网络安全等许多方面得到了广泛的应用.目前高端路由器大都支持Netflow数据输出,但使用路由器来产生Netflow存在输出字段不够丰富、无法定制等弊端.本文设计并实现了一种基于通用PC和普通千兆网卡的高速数据包采集与流归并系统,实时采集千兆链路流量并输出Netflow数据.通过修改网卡驱动,实现了数据包在内存中的零拷贝.通过多索引队列实现负载均衡,系统可将一路网卡流量分配到多个CPU并行处理,有效利用了多CPU的计算资源,大大提高了系统处理能力.系统的流归并模块使用Netflow v9格式,可输出丰富的流信息.测试表明,该系统能够实现单路千兆链路环境下100万pps的数据包采集和流归并.     

Linux下基于对象的内存映射型设备驱动研究及实现

设备驱动是计算机系统可靠运行的前提.现有的设备驱动方法,数据要经过驱动层缓存向应用层拷贝、应用层缓存向存储设备拷贝的过程,当数据量比较大时,系统的响应速度会受到一定的限制.通过对Linux内核的对象机制和虚拟内存机制的研究,提出基于对象的内存映射型设备驱动方法,使用户进程直接访问设备内存以提高响应速度,并对该驱动的性能进行测试和评价.     

基于通用PC的千兆流归并系统

Cisco Netflow在流量监控、网络安全等许多方面得到了广泛的应用.目前高端路由器大都支持Netflow数据输出,但使用路由器来产生Netflow存在输出字段不够丰富、无法定制等弊端.本文设计并实现了一种基于通用PC和普通千兆网卡的高速数据包采集与流归并系统,实时采集千兆链路流量并输出Netflow数据.通过修改网卡驱动,实现了数据包在内存中的零拷贝.通过多索引队列实现负载均衡,系统可将一路网卡流量分配到多个CPU并行处理,有效利用了多CPU的计算资源,大大提高了系统处理能力.系统的流归并模块使用Netflowv9格式,可输出丰富的流信息.测试表明,该系统能够实现单路千兆链路环境下100万pps的数据包采集和流归并.     

高速IDS中一种改进的数据包捕获方法的研究

在大的网络流量环境和中断批处理的情况下,数据包捕获的丢包率出现了急剧地上升.如何降低数据包捕获的丢包率是高速IDS研究的难点之一,针对这一问题,提出了一种改进的数据包捕获方法,它将Libpcap整合到Linux内核中,并结合了基于NAPI的自适应轮询方法和Linux的内存映射机制,减少了中断与系统调用的开销.实验证明,在数据包长度较小的情况下,所提方法可有效降低丢包率和CPU占用率,从而改善了包捕获的性能.     

Linux内核内存池实现研究

回顾了Linux内核内存管理发展历程,比较了早期的Linux内存管理与最新的Linuxkernel2.6.16内存管理的联系和差别。分析Linux最新版本的内核内存管理策略,重点研究了最新的Linux2.6.16版本内核中的内核内存池的实现。     

Linux下数据包捕获的若干重要问题探讨

网络和网络速度的发展给网络监测带来了新的挑战。在普通PC上基于Linux实现的数据包分析相关的系统,如协议分析软件,入侵检测系统,简单防火墙等,在面临高速链路的情况下越显力不从心。本文调研了传统数据包捕获方法所存在的局限性,并分析了在用户空间实现的常规方法中存在的对数据包捕获性能产生影响的主要因素,能为提升数据包捕获效率的提升提供直接依据。     

RAID中零拷贝技术研究

从实际测试和理论分析角度出发,研究了采用零拷贝技术对提高RAID性能的重要性.研究结果表明零拷贝技术对RAID性能有很大影响,尤其是在嵌入式环境下,必须采用零拷贝实现RAID核心逻辑,避免昂贵的内存拷贝操作.