基于多核的网络安全测试设备的通用框架设计

论文摘要

多核通用框架是在研究了Tilera多核开发系统的体系架构,分析了传统框架模型的特点与不足,结合多核编程模式的优势等基础上提出的。本文课题以TILExpress-64开发板作为硬件平台,设计并实现了网络安全测试设备的多核通用框架。本文实现的多核通用框架包括通信模块与功能模块两部分。通信模块由通信协议模块和扩展接口模块组成,前者负责通信协议的设计,后者负责测试设备添加时的接口设计。功能模块由IPP分流模块、程序执行模式模块、并行处理模块以及流水线模块组成,IPP分流模块实现了IPP机制中内核队列的映射关系；程序执行模式模块提出了一种新的程序模式,即每个内核进程加载不同的程序模块；并行处理模块实现了多组数据的并行处理过程；流水线模块设计了一个完整的流水线模型,并实现了大批量数据的操作。同时,本文给出了三个应用实例的设计模型,并阐述了详细的实现过程。最后,通过应用实例的功能测试、结果分析,验证了多核通用框架的可行性,达到了设计要求。本文设计的多核通用框架,提供了一个更加合理、灵活、高效的通用模型,便于网络安全测试设备模块的扩展,有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作
• 1.4 论文结构
• 第二章 相关背景知识
• 2.1 多核处理器
• 2.1.1 多核处理器的发展
• 2.1.2 多核处理器的核心技术
• 2.2 Tilera多核开发平台
• 2.2.1 TILExpress-64开发板
• 2.2.2 Tilera系统的软件架构
• 2.2.3 MDE集成开发环境
• 2.3 本章小结
• 第三章 多核系统的核心机制研究
• 3.1 网口工作模式
• 3.2 IPP分流机制
• 3.2.1 IPP机制的处理流程
• 3.2.2 数据的分流映射
• 3.3 内核调度管理
• 3.3.1 内核分配原则
• 3.3.2 进程启动方式
• 3.4 内核通信方式
• 3.4.1 通信方式分类
• 3.4.2 传输速率对比
• 3.5 阻塞处理机制
• 3.6 本章小结
• 第四章 多核通用框架设计
• 4.1 需求分析
• 4.1.1 传统框架模型
• 4.1.2 总体需求
• 4.2 总体设计
• 4.2.1 总体框架模型
• 4.2.2 通用框架结构
• 4.3 通用框架通信模块设计
• 4.3.1 通信协议设计
• 4.3.2 扩展接口设计
• 4.4 通用框架功能模块设计
• 4.4.1 IPP分流设计
• 4.4.2 程序执行模式设计
• 4.4.3 并行处理设计
• 4.4.4 流水线设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 多核通用框架实现
• 5.1 Tilera多核编程技术
• 5.1.1 ILIB函数库
• 5.1.2 NETIO函数库
• 5.2 扩展接口模块
• 5.2.1 设备模块加载管理
• 5.2.2 数据分发实现
• 5.3 IPP分流模块
• 5.3.1 内核队列注册
• 5.3.2 IPP分流实现
• 5.4 应用实例实现
• 5.4.1 应用实例模型
• 5.4.2 数据通信实现
• 5.4.3 网络安全测试设备模块
• 5.4.4 DES算法拆分模块
• 5.5 本章小结
• 第六章 多核通用框架测试
• 6.1 开发环境
• 6.1.1 多核开发环境
• 6.1.2 PC机交互平台
• 6.2 应用实例测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文成果总结
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果