基于Xscale的分布式网络测量探针的研究与实现

论文摘要

因特网已经渗透到社会生活的各个角落,人们充分享受着Internet技术带来的快捷与便利。在网络运行中,系统运营商和维护商都迫切需要一款合适的仪表,辅助监测网络状况,定位网络故障。本文正是在这种背景下讨论了分布式网络测量的基本结构,研制了分布式网络测量探针基础平台,为网络测量提供了良好的基础。本文首先详细介绍了测量探针硬件平台的设计,着重研究了Xscale处理器最小系统的设计及高速信号的PCB布线方法,并成功实现,保障了探针平台的稳定运行。其次设计了探针的底层软件平台,针对探针特点,开发出了专用的引导程序,并采用开源的嵌入式Linux操作系统和Cramfs文件系统,完成了底层软件平台的构建。本文还研究了测量探针数据管理技术,提出了基于嵌入式数据库SQlite构建探针上层软件平台的方案。这种全新的软件架构,为大规模的数据存储和管理提供有力的工具。在此基础之上,完成了数据库在探针平台上的移植工作以及数据存储和查询模块的开发,解决了网络测量应用程序和数据库之间的数据传送问题。论文还对SQLite的性能做了研究和分析。经过系统调试和运行,结果证明该测量探针的设计方案切实可行。最后,总结全文并提出值得进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 研究的主要意义
• 1.3 论文的研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 分布式网络测量及测量探针的设计要求
• 2.1 网络测量概述
• 2.2 分布式网络测量和分析基本架构
• 2.2.1 分布式网络测量的功能面层次结构
• 2.2.2 分布式网络测量基础架构的构成模块
• 2.2.3 分布式网络测量基本方法
• 2.2.4 分布式网络测量基本指标
• 2.3 分布式网络测量探针的设计要求
• 2.3.1 分布式网络测量探针基本功能
• 2.3.2 测量探针的初步实现思路
• 第三章 分布式网络测量探针的硬件设计与实现
• 3.1 分布式网络测量探针的实现方案及关键技术
• 3.1.1 软硬件功能划分原则
• 3.1.2 测量探针的实现方案
• 3.1.3 分布式网络测量探针的关键技术
• 3.2 测量探针系统的芯片选型
• 3.3 硬件电路设计
• 3.3.1 测量探针硬件结构
• 3.3.2 PXA255 处理器最小系统的硬件设计
• 3.3.3 外围功能模块设计
• 3.4 高速信号PCB 的研究与设计
• 3.4.1 高速PCB 分层的选择
• 3.4.2 高速PCB 布线规则的研究
• 3.4.3 电源层的研究与设计
• 3.4.4 分布式网络测量探针的内部电路
• 第四章 测量探针软件平台的研究及实现
• 4.1 测量探针底层软件平台结构
• 4.1.1 探针底层软件的层次结构
• 4.1.2 交叉开发工具链的建立
• 4.2 启动引导程序设计
• 4.2.1 Blob 的操作模式与结构
• 4.2.2 测量探针的存储分布
• 4.2.3 Blob 在测量探针平台上的移植
• 4.3 Linux 操作系统移植
• 4.3.1 Linux 体系结构
• 4.3.2 Linux 内核配置与移植
• 4.4 测量探针的驱动程序开发
• 4.4.1 Linux 驱动程序概念和结构
• 4.4.2 字符相关的设备驱动开发
• 4.4.3 网络设备驱动开发
• 4.4.4 其他设备驱动开发
• 4.5 系统运行结果
• 第五章 基于SQLite 数据库的探针数据管理软件的研究
• 5.1 测量探针对数据库的需求特点
• 5.1.1 测量探针对数据库的需求特点
• 5.1.2 Linux 下常用数据库性能分析
• 5.2 SQLite 体系结构与开发技术
• 5.2.1 SQLite 体系结构
• 5.2.2 SQLite 的应用开发技术
• 5.3 SQLite 向测量探针平台的移植
• 5.4 基于SQLite 的测量探针软件平台设计
• 5.5 嵌入式数据库SQLite 的性能分析
• 5.5.1 SQlite 数据完整性测试与常规操作耗时分析
• 5.5.2 SQLite 数据库与BM 搜索算法性能比较
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果