论文题目: 机群环境中高效socket研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 计算机系统结构
作者: 虞岩松
导师: 马捷
关键词: 机群通信系统,用户级通信协议
文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 机群系统因其高性价比和良好的扩展性,逐渐成为当前高性能计算机领域的主流结构。随着Linux的蓬勃发展,其应用范围逐渐从科学计算和工程计算等传统领域拓展到商务应用和网络服务等新应用领域。由于大量的商务网络应用是基于传统的以太网模式进行构建的,无法直接移植到机群高性能的通信系统之上,为此,人们展开了机群环境中高效socket研究,对于提高传统的商务网络应用在机群环境中的通信效率及机群通信系统的利用率均具有积极意义。本文在高效socket研究领域主要开展了以下工作:1.分析了基于TCP/IP协议栈的通信流程中各段开销的分布情况。本文在两种不同性能的平台上对基于TCP/IP协议栈的通信流程中的各种开销进行了测试。实验结果显示,TCP/IP协议栈开销在软件开销中占据了较大的比重,并且随着硬件平台性能的提升所占比重上升的幅度较为明显。2.研究了机群环境中高效协议栈在通信模式及功能层次等方面的特点,同时分析了置换点的层次问题。实验结果表明,TCP/IP协议栈的开销成为整体性能提升的瓶颈,机群环境中高效socket研究需要高效的协议栈提供支持,高效协议栈必须在通信模式及功能层次划分等方面能够充分符合机群环境中通信的特点。同时选择合适的层次利用对传统的通信流程进行置换也是高效socket研究中的关键问题之一,置换点处于不同的层次直接影响到高效socket的兼容性、安全性和性能等方面。3.分析了以VIA规范为代表的用户级通信协议对高效socket提供支持的关键问题。基于前面的研究成果,本文提出将用户级通信协议移进系统核心对高效socket提供支持的新思路,主要以用户级通信协议标准——VIA规范——为代表对其中的关键问题进行了研究。我们发现VIA在移进操作系统核心中进行高效socket支持主要存在两个方面的问题,一方面随着VIA从用户空间移进核心成为KVIA,KVIA的使用方式和通信流程都相应发生了变化,另一方面KVIA和TCP/IP协议栈在通信模式和连接管理等方面还存在较大的差异,本文对上述两方面的关键问题进行了分析并给出了相应的解决方案。4.设计实现了机群环境中高效socket系统——sockvia。根据前面的研究成果,本文结合具体平台实现了机群环境中的高效socket系统——sockvia,并对sockvia进行了综合评测。测试结果显示,sockvia实现了二进制级别的兼容,在兼容性和安全性等方面较好地满足了应用需求,同时在性能方面也达到了较理想的通信带宽和通信延迟。
论文目录:
声 明
论文版权使用授权书
摘要
ABSTRACT
图目录
表目录
第一章 引言
1.1 研究背景
1.2 研究的意义和现状
1.3 本文工作
第二章 国内外相关研究
2.1 传统的以太网模式
2.2 相关研究思路
2.2.1 仿真以太网设备
2.2.2 重构核心协议栈
2.2.3 引入用户级通信
2.3 典型系统分析
2.3.1 仿真类系统
2.3.2 重构类系统
2.3.3 用户级通信类系统
2.4 本章小结
第三章 基于TCP/IP 协议栈的通信流程开销对比分析
3.1 通信流程抽象模型
3.2 不同平台上各开销的对比分析
3.2.1 实验测试环境
3.2.2 上下文切换开销分析
3.2.3 数据拷贝开销分析
3.2.4 校验和开销分析
3.2.5 底层通信开销分析
3.2.6 协议栈处理开销分析
3.2.7 开销分析总结
3.3 本章小结
第四章 机群环境中高效socket 研究关键问题分析
4.1 协议栈问题
4.1.1 机群底层通信特点分析
4.1.2 机群环境中高效协议栈分析
4.2 置换点层次问题
4.3 本章小结
第五章 机群环境中高效socket 系统——sockvia
5.1 sockvia 概述
5.1.1 VIA 机制
5.1.2 置换点所在的层次
5.1.3 框架结构
5.2 KVIA 层设计中的关键问题
5.2.1 阻塞问题
5.2.2 冗余拷贝问题
5.2.3 性能优化问题
5.3 KVIA 层的实现
5.3.1 阻塞转换
5.3.2 冗余拷贝
5.3.3 性能优化
5.4 socket 层设计中的关键问题
5.4.1 连接管理问题
5.4.2 流量控制问题
5.4.3 使用模式问题
5.5 socket 层的实现
5.5.1 连接管理
5.5.2 流量控制
5.5.3 使用模式
5.6 本章小结
第六章 sockvia 性能评测
6.1 测试环境
6.2 点到点的通信延迟
6.3 点到点通信带宽
6.4 对典型应用支持的性能
6.5 sockvia 开销分布分析对比
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 结论
7.2 后期展望
参考文献
致谢
作者简介
发布时间: 2006-12-26
参考文献
- [1].并行计算机群的建设与管理[D]. 张建.吉林大学2011
- [2].机群的安全管理与控制方法研究[D]. 丁连连.新疆大学2011
- [3].基于无线通信的塔机群防互碰智能避让系统[D]. 马东方.浙江工业大学2011
- [4].单一系统映像机群监控系统的关键技术研究[D]. 顾光导.中国科学院研究生院（计算技术研究所）2003
- [5].基于单片机socket通信技术的温度监控系统设计[D]. 蔡明伟.河北科技大学2012
- [6].基于网格的机群远程通信控制平台的设计与实现[D]. 鲁常红.哈尔滨工程大学2004
- [7].机群容错系统的设计与实现[D]. 李肖.大连理工大学2008
- [8].机群环境下多层次复杂商业应用管理的关键技术研究[D]. 刘丹军.中国科学院研究生院（计算技术研究所）2006
- [9].基于多核机群环境的并行程序设计方法研究[D]. 王杰.中原工学院2012
- [10].基于SMP机群的并行编程模型的研究应用与优化[D]. 李桂君.曲阜师范大学2014
相关论文
- [1].基于Socket的进程间通信平台的设计与实现[D]. 陈剑.东北大学2009
- [2].基于Winsock的网络地理信息系统的研发[D]. 王妍梅.大连理工大学2006
- [3].基于Socket的网络会议系统[D]. 温君波.吉林大学2007
- [4].基于socket技术的数据交换平台的设计与实现[D]. 徐小东.上海交通大学2006
- [5].基于Socket的消息队列中间件的研究与实现[D]. 赵玮.内蒙古大学2007
- [6].Windows进程套接字数据劫持技术研究[D]. 唐悦.四川大学2004
- [7].支持socket迁移的抢占式进程迁移系统[D]. 唐丹.华中科技大学2004
- [8].Windows进程套接字数据劫持技术研究[D]. 李云.电子科技大学2006
- [9].基于SOCKET及SMS技术的远程信息传输系统的设计[D]. 郭振武.浙江大学2004
- [10].基于SOCKET通信机制的远程透明传输平台[D]. 吴敏.西南交通大学2004