【摘 要】
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随着云计算、5G技术的快速发展,与日俱增的网络应用场景对虚拟网络功能(Virtual Network Functions,VNF)的灵活性与可定制化程度提出了更高的要求,需要设计新型网络协议算法来提供更加灵活可定制的队列调度、流分类等数据包处理方法。然而传统VNF中的数据包处理通过内核协议栈实现,代码冗长且流程固定,导致VNF中新型网络协议算法的开发门槛高、可定制化程度低。本文研究分析了VNF中新
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随着云计算、5G技术的快速发展,与日俱增的网络应用场景对虚拟网络功能(Virtual Network Functions,VNF)的灵活性与可定制化程度提出了更高的要求,需要设计新型网络协议算法来提供更加灵活可定制的队列调度、流分类等数据包处理方法。然而传统VNF中的数据包处理通过内核协议栈实现,代码冗长且流程固定,导致VNF中新型网络协议算法的开发门槛高、可定制化程度低。本文研究分析了VNF中新型网络协议算法的开发需求,对内核旁路的数据面可编程套件(Data Plane Development Kit,DPDK)二次开发,实现并验证了一种开发门槛低、可定制化程度高、监控数据详细的自定义VNF技术。核心工作如下:(1)通过分析VNF中新型网络协议算法的开发需求,得出自定义VNF技术方案的核心目标:1)提供开发难度低、可定制化程度高的数据包处理方法,降低VNF中新型网络协议算法的开发门槛;2)获取VNF节点内的数据流状态与数据包行为,提供验证新型网络协议算法效果的监控数据。(2)针对目标一,本文研究并实现了模块化的自定义数据包处理流程技术。为了降低开发难度,将完整的数据包处理流程抽象拆分为入口包处理、多队列调度、出口包处理,然后对三类包处理流程的基础功能进行代码实现与模块化封装,避免了基础功能的重复开发。为了提高可定制化程度,总结出三类包处理流程模块的可配置参数并提供保存参数的配置文件,用户可按需对模块配置文件进行修改,通过对三个模块的自定义配置实现整个数据包处理流程的定制化。(3)针对目标二,本文研究并实现了数据包与数据流监控技术。在自定义数据包处理模块的代码进程中嵌入监控点,处理数据包的同时获取监控信息,无需额外的抓包进程。编辑配置文件指定监控数据流与监控点,避免监控冗余信息。具体来说,在自定义VNF入口与出口处识别数据流并获取指定数据流收发数据包数量,计算出数据流丢包信息,保存至统计文件;在自定义包处理流程模块的入口与出口设置监控点,记录数据包进出模块的时间与行为,并使用数据库保存。(4)通过设计对应测试用例,验证上述两种技术。结果表明自定义数据包处理流程技术可以快速实现高度定制化的包处理流程,数据包与数据流监控技术可有效获取指定数据包与数据流的监控数据,完成了一种可定制程度高、开发难度低、监控数据详细的自定义VNF实现技术。
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