基于多核的网络分流器的设计与实现

admin · 发表于 2022-8-16 16:29:41

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网络分流器（Network Tap），是一种集流量汇聚、数据采集、负载均衡、流量过滤清洗、协议转换、流量控制等多种特性于一身的网络接入分发设备，旨在提高了接口密集度，减少集群服务器等应用设备数量，降低了网络组网投资成本。目前随着3G网络的开通，网络带宽急速增长，同时运营商网络向IP化快速演进，对传统的监测系统的整体方案，单机处理能力等都提出了新的要求。而随着硬件多核技术的发展，则为前端采集分流设备提供了新的选择。本文在传统网络分流器分流策略的基础上，考虑现网各类接口，当采集流量过大，传统分流器无法有效的实现粒度更细的分流策略来满足现网需求，而产生的现网流量过大，传输过程中大量丢包以及端口流量负载不均衡，资源不能充分利用的题目，通过采用多核处理器，利用SOC（片上系统）高计算性能，并行处理报文，利用通用编程等技术，实现灵活的分流策略，在高性能的基础上实现对协议的解析分流。本文主要在以下几个方面进行研究创新，以改进传统网络分流设备的处理性能以及深度细化分流策略。第一方面，分流器基于多核的硬件平台，多个CPU可以并行处理报文，使其对报文的处理性能显著提高，多核支持共享内存以及互发消息的通信机制，可以根据需求灵活选择，平台的协处理器单元支持报文的硬件hash处理，使分流器的分流策略更加灵活。第二方面，分流器支持业务级的负载均衡，针对网络侧流量，可以实现隧道级的业务流量识别。包括GTP（GPRS隧道协议）协议识别，信令处理；GRE（通用路由封装协议）隧道的识别和处理。通过把业务分流器部署于网络的采集前端，用于针对大规模的数据链路进行业务级的负载均衡，保证后端设备处理的完整性和准确性。第三方面，支持ACL流表过滤（网络上一种对报文的过滤识别方法），过滤规则可以动态添加，修改，删除。同时支持灵活的策略处理，包括负载均衡，报文过滤，报文复制等，分流器标准版本支持512条ACL规则，根据需求可以灵活扩充规则数量，因此，分流器的ACL模块可以实现基于流的灵活管理控制。本论文研究技术通过了在现网环境下的详细测试，满足设计要求，高效地完成实现目前网络的对分流器的性能，负载的需求。

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