检索结果-南通市图书馆

作者：严定宇广州大学

学位级别：硕士

随着数据中心的不断发展,越来越多的云上应用(如机器学习、软件定义网络SDN、分布式存储等)对数据中心网络提出了更高的要求。由于传统的TCP/IP网络协议栈无法满足上层应用对网络的高带宽、低延迟要求,许多云服务提供商尝试在数据中心... 详细信息

随着数据中心的不断发展,越来越多的云上应用(如机器学习、软件定义网络SDN、分布式存储等)对数据中心网络提出了更高的要求。由于传统的TCP/IP网络协议栈无法满足上层应用对网络的高带宽、低延迟要求,许多云服务提供商尝试在数据中心中使用RDMA(Remote Direct Memory Access)技术来解决此类问题,RDMA通过将网络协议栈卸载到网卡硬件来加速数据包的处理,被认为是具有发展前景的解决方案。目前在数据中心中广泛应用的远程直接内存访问技术便是基于以太网的rocev2(RDMA on Converged Ethernet v2)技术。然而rocev2对于底层网络的可靠性要求较高,需要依赖流量控制协议以及拥塞控制协议来保证网络的可靠性。而rocev2拥塞控制协议的设计和部署面临以下挑战:1、单一的网络拥塞信号不能很好的反映网络实际拥塞;2、启发式速率调整策略导致传统拥塞控制协议在收敛性,稳定性和公平性上表现不佳;3、最新拥塞控制协议依赖于特殊交换机硬件支持,成本较高且不利于数据中心增量扩展。针对上述问题,本文设计了两种新的rocev2拥塞控制协议,PCNP(Precise Congestion Notification Packet)拥塞控制协议和CCCR(Congestion Control combining CNP and RTT),并在仿真环境进行实现了原型系统,进行对比实验和性能评估。本文的主要创新点如下:(1)针对传统拥塞控制协议缺乏精准速率调整、最新rocev2拥塞控制协议依赖特殊交换机硬件支持的问题,本文提出一种基于精准拥塞通知数据包的PCNP拥塞控制协议。它对标准CNP数据包进行扩展,使其能携带更多接收方信息,并且在发送方处实现精准的有界速率调节策略;PCNP协议还兼容现有数据中心拥塞架构,不需要额外的交换机硬件支持。大规模仿真实验表明,与DCQCN相比,PCNP最多能将流完成时间(Flow Completion Time,FCT)降低71%;与HPCC协议相比,PCNP最多能将流完成时间降低14%。(2)针对传统拥塞控制信号单一,对于网络拥塞反映不全面的问题,本文提出一种基于带宽时延积的CCCR拥塞控制协议。CCCR结合ECN与RTT拥塞信号,通过限制网络中字节数来避免网络拥塞,它在充分利用网络带宽的情况下,能迅速感知并响应网络拥塞,还可以利用接收方信息实现速率的快速收敛。大规模仿真实验表明,与DCQCN相比,CCCR最多能将流完成时间降低74%;与Timely相比,CCCR最多能将流完成时间降低92%。

关键词：数据中心 rocev2 拥塞控制

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以太网RDMA网卡综述

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计算机研究与发展 2024年

作者：黄曼蒂李韬杨惠李成龙张毓涛孙志刚国防科技大学计算机学院军事科学院国防科技创新研究院

目前数据中心规模迅速扩大、网络带宽大幅提升，传统软件网络协议栈的处理器开销较大，并且难以满足众多数据中心应用程序在吞吐、延迟等方面的需求．远程直接内存访问（remote direct memory access，RDMA）技术采用零拷贝、内核旁路... 详细信息

目前数据中心规模迅速扩大、网络带宽大幅提升，传统软件网络协议栈的处理器开销较大，并且难以满足众多数据中心应用程序在吞吐、延迟等方面的需求．远程直接内存访问（remote direct memory access，RDMA）技术采用零拷贝、内核旁路和处理器功能卸载等思想，能够高带宽、低延迟地读写远端主机内存数据．兼容以太网的RDMA技术正在数据中心领域展开应用，以太网RDMA网卡作为主要功能承载设备，对其部署发挥重要作用．综述从架构、优化和实现评估3个方面进行分析：1）对以太网RDMA网卡的通用架构进行了总结，并对其关键功能部件进行了介绍；2）重点阐述了在存储资源、可靠传输和应用相关3方面的优化技术，包括面向网卡缓存资源的连接可扩展性和面向主机内存资源的注册访问优化，面向有损以太网实现可靠传输的拥塞控制、流量控制和重传机制优化，面向分布式存储中不同存储类型、数据库系统、云存储系统以及面向数据中心应用的多租户性能隔离、安全性、可编程性等方面的优化工作；3）调研了不同实现方式、评估方式．最后，给出总结和展望．

关键词：远程直接内存访问以太网RDMA网卡 rocev2 网卡架构网卡优化数据中心网络

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基于DPU芯片的RDMA atomic操作的硬件实现

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信息技术与信息化 2024年第09期 167-171页

作者：吴小林王万财高志成都北中网芯科技有限公司

RDMA 网络具有高带宽、低延时、低CPU负载的特点，广泛应用于数据中心。RDMA技术中的rocev2由于兼容当前数据中心的网络层与数据链路层，而被认为是一种低成本的RDMA技术解决方案。介绍了一种DPU芯片中RDMA atomic操作的硬件实现。DPU... 详细信息

RDMA 网络具有高带宽、低延时、低CPU负载的特点，广泛应用于数据中心。RDMA技术中的rocev2由于兼容当前数据中心的网络层与数据链路层，而被认为是一种低成本的RDMA技术解决方案。介绍了一种DPU芯片中RDMA atomic操作的硬件实现。DPU芯片基于rocev2协议，在网络拥塞出现丢包时，能够实现RDMA atomic操作在响应端最多执行一次的要求。在硬件电路功能仿真中，已实现了该需求，且重传RDMA atomic操作的延迟相比之前缩短了至少2 μs。

关键词： RDMA rocev2 RDMA atomic

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FPGA虚拟化硬件框架研究与实现

FPGA虚拟化硬件框架研究与实现

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作者：张恒电子科技大学

学位级别：硕士

当前信息技术在生活的各个方面都得到了广泛应用,新型业务层出不穷,对算力需求也日益提高。采用海量处理器资源构成超大规模计算中心并为多用户提供计算力的云计算模式以及采用不同体系架构计算单元构成异构计算系统的模式被认为是解决... 详细信息

当前信息技术在生活的各个方面都得到了广泛应用,新型业务层出不穷,对算力需求也日益提高。采用海量处理器资源构成超大规模计算中心并为多用户提供计算力的云计算模式以及采用不同体系架构计算单元构成异构计算系统的模式被认为是解决算力瓶颈、提高资源利用率的重要解决方案。FPGA作为可编程逻辑器件,是构建异构计算系统的核心部件之一,但其隔离性差、用户独占的特性使其不能与目前虚拟化框架相兼容,因此难以融入云计算体系之中。本文作为通用异构计算平台的子内容,旨在开发适合FPGA的多用户、可裁剪、可扩展的虚拟化硬件架构。论文的主要内容如下:首先,本文提出了一种可行的虚拟化硬件架构方案。文中首先对研究的应用场景、硬件平台以及需求进行了简要介绍。随后,根据需求对FPGA虚拟化硬件架构中动态可重构、片间可靠传输、片内互联总线的方案进行了讨论,最后提出了本文虚拟化硬件架构方案。其次,对架构中所采用的rocev2协议进行了实现,为FPGA-FPGA、FPGACPU之间提供低延迟、可靠的数据通路。本文首先基于OMNe T++仿真环境开发了rocev2协议栈的行为级仿真模型,为协议栈的实现提供指导。在实现阶段,结合目标场景中低延迟要求以及短数据包密集的特性对rocev2协议栈进行了裁剪并设计了新的传输层处理流水线,相对于原有设计数据包吞吐率得到了较大提升。最后,提出了动态可重构技术在Xilinx器件上开发、运行方案,并在ZYNQ芯片上完成了部署。文中结合工程实际对Vivado环境下的动态可重构工程开发流程进行了总结,根据需求及器件特性提出了可行的布局方案。随后,本文提出了可重构模块的数据通路设计方案,并对通信流程及关键组件进行了介绍。本文设计的虚拟化硬件架构相对于目前已有框架增加了FPGA、CPU统一的可靠传输链路、可重构模块动态合并等特性,增强了FPGA系统的可靠性与灵活性,为后续通用异构计算平台的研究提供了基础平台。

关键词： FPGA 虚拟化动态可重构 rocev2

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高速数据中心网络中负载均衡技术的研究

高速数据中心网络中负载均衡技术的研究

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作者：兰颢西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着互联网技术与云计算业务的迅速发展,数据中心业务量与数据量的爆炸性增长引发了其规模的不断扩增。如今数据中心网络需要承载上万甚至十万台服务器,服务器的端口速率也由1Gbps提升至了40Gbps,这都为数据中心网络带来了新的挑战。为... 详细信息

随着互联网技术与云计算业务的迅速发展,数据中心业务量与数据量的爆炸性增长引发了其规模的不断扩增。如今数据中心网络需要承载上万甚至十万台服务器,服务器的端口速率也由1Gbps提升至了40Gbps,这都为数据中心网络带来了新的挑战。为解决传统的网络负载均衡技术中存在的均衡粒度较粗、均衡策略单调、信息感知缺乏等问题,研究人员结合OpenFlow协议、流切片负载均衡等技术提出了全新的负载均衡方案,改善了数据中心网络的性能,但仍存在拓展性不足、与高速传输协议兼容性差等问题。因此,本文提出了基于交换机拥塞信息感知的流切片负载均衡方案和面向rocev2协议的流切片负载均衡以及乱序优化方案。针对现有方案拓展性不足的问题,本文面向树形网络拓扑设计了一种基于链路拥塞信息感知的流切片负载均衡方案。该方案将交换机的输出端口缓存队列状态量化得到链路拥塞因子,该因子值超过预定门限后,向边缘交换机发送自定义的SQCN分组。传统方案中边缘交换机需要记录由该节点出发到其他边缘交换机所有路径的拥塞信息,其开销约为k~4。该方案设计了一种多层链表结构,其只记录链路的拥塞状态,使存储开销降低至k~3,大幅增加方案拓展性。从理论分析与网络仿真结果可以看出,该方案在网络吞吐、鼠流完成时间、象流完成时间方面分别比ECMP方案提升20%、降低60%、降低80%,提升幅度大于同类方案CONGA,并且在存储开销方面比CONGA的降低了80%以上。现有负载均衡方案在基于rocev2协议的数据中心网络中存在处理乱序代价高的问题,本文为rocev2协议设计了基于端到端的流切片负载均衡方案,降低乱序处理的开销以及对网络性能的影响。该方案在拥塞控制协议DCQCN的基础上设计了针对流切片乱序的接收机制,当接收端接收到乱序的分组时不再直接丢弃,而是将乱序分组存储至新的数据段,避免了数据重传所带来的性能损失。若流切片没有发生乱序,则不直接将数据提交至协议栈,而扩大当前数据段用于接收后续的流切片,从而降低了协议栈的处理开销。RDMA应用会产生大量数据量较小的并发请求,该方案将数据量较小的数据请求聚合为一个流切片,数据量较大的流按照固定长度划分为多个流切片,使得网络中的流切片长度相近,提升网络负载均衡效果。从网络仿真结果可以看出,该方案在流完成时间和网络平均吞吐方面与分组级别的负载均衡十分接近,远好于流级别的负载均衡,在协议栈处理开销方面比同类方案Presto降低了90%。

关键词：高速数据中心网络负载均衡技术网络传输协议 rocev2 DCQCN

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