Υλοποιώντας μια αρχιτεκτονική για αποδοτική επεξεργασία δεδομένων από το δίκτυο σε σύγχρονες κάρτες γραφικών
Implementing an architecture for effecient network traffic processing on modern graphics hardware
Κορομηλάς, Λάζαρος Ευάγγελος
Μαρκάτος, Ευάγγελος
Ιωαννίδης, Σωτήρης
Η επεξεργασία δεδομένων από το δίκτυο είναι αναγκαία για την ανάπτυξη είτε ενεργών κομματιών μέσα στην υποδομή του δικτύου, όπως δρομολογητές, είτε παθητικών εφαρμογών, όπως συστήματα ανίχνευσης δικτυακών επιθέσεων. Παρ’ όλα αυτά, στους συνδέσμους μεγάλης ταχύτητας του σήμερα αυτό έχει γίνει μια πολύ απαιτητική διεργασία όσον αφορά τους υπολογιστικούς πόρους. Ειδικά σχεδιασμένες συσκευές οι οποίες αντέχουν σε μεγάλους ρυθμούς πακέτων είναι μάλλον ακριβές και προσφέρουν περιορισμένες δυνατότητες προγραμματισμού.
Η εργασία αυτή παρουσιάζει το σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός υψηλής απόδοσης συστήματος επεξεργασίας πακέτων μέσω λογισμικού. Το σύστημα χρησιμοποιεί κάρτες δικτύου μεγάλης ταχύτητας, πολυπύρηνους επεξεργαστές και κάρτες γραφικών με πολλούς επεξεργαστές. Η τεράστια παραλληλία που προσφέρουν οι σύγχρονες αρχιτεκτονικές γραφικών αξιοποιείται για αποτελεσματική επεξεργασία πακέτων, και έτσι ελευθερώνονται κύκλοι στον κύριο επεξεργαστή. Η ανάπτυξη του συστήματος επικεντρώνεται σε τεχνικές μετακίνησης δεδομένων με μεγάλη απόδοση, βελτιστοποιήσεις πρόσβασης στην κύρια μνήμη, δομές δεδομένων ειδικού πεδίου και την ρύθμιση ενός εκτενούς συνόλου παραμέτρων που επιτρέπει υψηλούς ρυθμούς επεξεργασίας πακέτων. Η αξιολόγηση του συστήματος έχει δείξει ότι μπορεί να επεξεργαστεί παθητικά πραγματική κίνηση δικτύου στα 18 GBs, με καθυστέρηση λίγων χιλιοστών του δευτερολέπτου. Σε ενεργή λειτουργία, όπου τα πακέτα προωθούνται, το σύστημα καταφέρνει ρυθμούς της τάξεως των 13.5 GBs. Σε σύγκριση με τις καθιερωμένες μεθόδους το σύστημα έχει μέχρι και 15 φορές καλύτερη απόδοση.
(EL)
