計算機多線程TCP/IP協議還原技術概述

陳張榮

本文從網絡協議還原技術出發，提出了一整套的多線程并行的TCP/IP協議的相關還原方案，同時也針對性構建了SMP結構下存在負載均衡以及并發臨界區的問題解決方案，全文主要涵蓋了協議并行處理方法和基于連接性多線程TCP/IP協議并行處理方法概述。

【關鍵詞】計算機多線程 協議還原 方法概述

1 協議并行處理方法

1.1 數據包級別并行方法

在協議棧并行處理方法中，數據包級別并行方法是一種并行度最高的處理方法。對于不同的數據包都會按照對應的處理器進行系列處理，達到同時處理多個數據包或者是歸屬于同一個鏈接的數據包。因巨大的吞吐性能以及不存在負載均衡的優勢得到了廣泛運用。雖然其具有高度的并發性，但是在面對帶有上下文信息或狀態的協議來說，例如TCP，可以獲得的性能提升空間受到了很大的約束。

1.2 函數級別并行方法

函數級別并行方法主要運用于早期的協議并行處理中。早期協議是將鏈路控制數據和傳送數據置于同一個數據包中，這就意味著協議并行處理的函數必須要同時處理鏈路控制數據外加上傳送數據，從而出現的一個問題就是協議處理函數單元之間務必會存在大量的上下文相關結果。

1.3 協議棧層次間并行方法

協議棧層次間并行方法主要運用于目前網絡協議的層次結構中。在早期設計相關網絡協議時，為了大幅度的降低協議實現難度而將每個層次協議設計成為了相對獨立的部分，從而完成獨立層間之間的并行處理。但是就目前實際情況來看，這種方法雖然有許多的優勢，但是性能受到了層次結構中吞吐量最低層次結構的限制，所以目前需要對協議棧中的每一個層次進行研究，優化吞吐量最低的層次結構。

2 基于連接性多線程TCP/IP協議并行處理方法概述

2.1 TCP/IP協議棧多線程并行化存在的問題

TCP/IP協議棧多線程并行化存在的問題主要存在于臨界鎖以及處理器之間的負載均衡情況上?？紤]到臨街鎖解決共享沖突的代價極大問題，多線程并發程序雖然可以解決部分問題，但是又帶來了諸如臨界區碰撞、內核陷入等等問題，影響程序的運行效率。因此，對于多線程并行的TCP/IP協議而言，消除臨界鎖問題是至關重要的。對于處理器之間的負載均衡情況，需要考慮的就是協調好處理器之間的負載均衡問題。

2.2 多線程TCP/IP協議棧的結構

本文所要分析的多線程TCP/IP協議棧結構主要還是共享內存多處理器平臺運行下的多線程TCP/IP協議棧結構，其基本的特點就是當共享內存對處理器平臺上的處理器數量增加時，其結構的性能也隨之增加。多線程TCP/IP協議棧結構如圖1所示。

2.3 處理器均衡措施

處理器均衡措施具體可以細化分為兩個步驟。第一個步驟就是對IP數據包中的三元組即源地址、目的地址以及協議標識，按照一定的標準進行分發。僅僅采取第一步不能夠對處理器進行深度的處理，需要借助于第二個步驟。第二個步驟包括設置協議棧、促進操作系統借助于任務調度完成負載均衡的操作。后者的時間點在于運行線程數不小于硬件平臺的處理器數量。按照上述順序，可以達到處理器負載均衡的目的。

3 實驗方案結果

從本文的實驗方案測試結果中可以看出，首先單線程下的程序只能夠通過串來執行，從而不能夠發揮出處理器的實際性能。其次，在處理器的數量和線程數量對等的情況之下，也不能夠發揮出系統硬件的全部性能。最后，在處理器數量小于協議棧線程數量的時點，通過適當的增加線程數量，可以在很大程度上提高整個系統的吞吐量。另外，對于內存分配方式對系統性能的影響上，結合實踐經驗以及實驗方案結構可以發現，相比PtMalloc以及SmartBits而言，FixMalloc可以降低動態內存分配過程中出現的處理器消耗，降低的幅度值大概在8.12%上下。

4 結束語

由于現代處理器性能和網絡傳輸能力發展之間存在的很大的不平衡，從而推進了多處理器的發展。本文從網絡協議還原技術出發，提出了一整套的多線程并行的TCP/IP協議的相關還原方案。此外，在通用性的多處理器計算平臺的實際操作過程中發現，雖然計算機多線程TCP/IP協議還原技術可以很好的保障當下處理器平臺性能的發揮，但是對于進一步提升網絡入侵監測系統協議還原能力以及挖掘高性能處理器平臺，以此來協調處理器性能和網絡傳輸能力發展不平衡的矛盾，將是下一階段研究和探究的重點內容。

參考文獻

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作者單位

江蘇省蘇州市高等職業技術學校 江蘇省蘇州市 215000endprint