Об одном подходе к построению сетевого процессорного устройства


https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-39-62

Полный текст:


Аннотация

В работе предложена архитектура и основные требования к сетевому процессору для OpenFlow коммутаторов программно-конфигурируемых сетей (ПКС). Представлен анализ архитектур известных сетевых процессоров – NP-5 компании EZchip (в настоящее время Mellanox) и Tofino компании Barefoot Networks. Рассмотрены достоинства и недостатки двух разных вариантов архитектур сетевого процессора: на основе конвейеров, ячейки которых представлены набором процессорных ядер общего назначения, и на основе конвейеров, ячейкам которых соответствуют ядра, специализированные под конкретные операции обработки пакета. На основе выделенного набора наиболее общих сценариев обработки пакетов предложена новая архитектура сетевого процессорного устройства (СПУ) с функционально специализированными ячейками (стадиями) конвейера. В статье представлено описание имитационной модели СПУ предложенной архитектуры. Имитационная модель построена на языке C++ с использованием открытой библиотеки SystemC. Для проведения функционального тестирования полученной модели СПУ были реализованы описанные сценарии обработки пакетов на языке С. Для оценки производительности предложенной архитектуры СПУ в ходе исследования были использованы программные средства компании KM211, а также семейство микроконтроллеров KMX32. Оценка производительности СПУ проводилась на основе имитационной модели. Получены оценки времени обработки одного пакета и средняя пропускная способность модели СПУ для каждого сценария. Эти оценки показали, что полученная скорость СПУ позволяет их использование в коммутаторах уровня распределения (агрегации).


Об авторах

Станислав Олегович Беззубцев
Центр прикладных исследований компьютерных сетей
Россия

технический специалист

Ленинские горы, 1, стр. 77, г. Москва, 119992 



Вячеслав Викторович Васин
Центр прикладных исследований компьютерных сетей
Россия

ведущий программист-разработчик

Ленинские горы, 1, стр. 77, г. Москва, 119992 



Дмитрий Юрьевич Волканов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

канд. физ.-мат. наук, доцент

Ленинские горы, 1, г. Москва, 119991 



Шынар Рустембековна Жайлауова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

аспирант

Ленинские горы, 1, г. Москва, 119991 Россия



Владислав Александрович Мирошник
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

программист-разработчик

Ленинские горы, 1, г. Москва, 119991



Юлия Александровна Скобцова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

студент-магистр

Ленинские горы, 1, г. Москва, 119991



Руслан Леонидович Смелянский
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

чл.-кор. РАН, д-р физ.-мат. наук, проф.

Ленинские горы, 1, г. Москва, 119991 



Список литературы

1. Смелянский Р. Л., “Программно-конфигурируемые сети”, Открытые системы. СУБД, 9 (2012), 15–26.

2. Смелянский Р. Л., “Технологии реализации программно конфигурируемых сетей: Overlay vs OpenFlow”, Журнал сетевых решений LAN, 2014, № 4, 53–55.

3. Kornaros G., Multi-core embedded systems, Boca Raton, FL: CRC Press, 2010.

4. Cisco Networking Academy, Connecting Networks Companion Guide, Cisco Press, 2014.

5. EZchip NP-5 Product Brief, http://www.ezchip.com.

6. Bosshart P., et al., “P4: Programming protocol-independent packet processors”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 44:3 (2014), 87–95.

7. “Tofino: World's fastest P4-programmable Ethernet switch ASICs", Barefoot, https://barefootnetworks.com/products/brief-tofino/.

8. Kaushalram A., Budiu M., Kim C., Data-plane stateful processing units in packet processing pipelines, US Patent App 14864088, 2017, http://www.freepatentsonline.com/y2017/0093987.html.

9. Accellera Standarts: SystemC, http://www.accellera.org/downloads/standards/systemc.

10. “Семейство микроконтроллеров KMX32”, http://km211.ru .

11. Петров И. С., Смелянский Р. Л., “Минимизация группового трафика и обеспечение его отказоустойчивости в программно-конфигурируемых сетях”, Известия Российской академии наук. Теория и системы управления, 2018, № 3, 64–75.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Беззубцев С.О., Васин В.В., Волканов Д.Ю., Жайлауова Ш.Р., Мирошник В.А., Скобцова Ю.А., Смелянский Р.Л. Об одном подходе к построению сетевого процессорного устройства. Моделирование и анализ информационных систем. 2019;26(1):39-62. https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-39-62

For citation: Bezzubtsev S.O., Vasin V.V., Volkanov D.Y., Zhailauova S.R., Miroshnik V.A., Skobtsova Y.A., Smeliansky R.L. An Approach to the Construction of a Network Processing Unit. Modeling and Analysis of Information Systems. 2019;26(1):39-62. (In Russ.) https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-39-62

Просмотров: 154

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-1015 (Print)
ISSN 2313-5417 (Online)