Measurement- and model-based performance evaluation and speed-up of communications of multiprocessor PC systems in high-speed networks

基于测量和模型的性能评估以及高速网络中多处理器 PC 系统的通信加速

基本信息

项目摘要

The MEMPHIS project is concerned with methods for performance evaluation and improvement of the packet- and protocol-processing in current multicore PC systems. In the context of the MEMPHIS project the keyword "PC systems" stands for x86-compatible commodity hardware (32-bit and 64-bit systems), which means it includes diverse standard systems from a desktop machine to a high-end server. There is a broad range of application for packet- and protocol-processing on these systems, e.g. for software routers, middlebox applications (NAT, firewall) or virtual switches, which interconnect virtual machines (VMs) in virtualized data centers. Especially through the increasing degree of virtualization in data centers and also virtualization trends in other areas (e.g. Network Function Virtualization, NFV), packet-processing in PC systems is a highly topical subject.In order to be able to use PC systems for fast data transmission within the limits of their fundamental performance limitations, drivers, network stacks and applications need to be adapted better than before to the hardware architecture and its potential for parallelization. Which modifications are necessary for that purpose is being investigated in the first, currently running phase of the MEMPHIS project and forms the starting point for the second phase, which is the concluding third year of the MEMPHIS project. In a first step, models have already been developed, which describe the interaction between hardware and software inside existing systems and reflect the resource consumption of individual processing steps. In parallel, measurements have been performed on real systems, to permit parametrization and validation of the models. In the currently running first phase of the project we try to identify the performance-enhancing factors and bottlenecks of existing systems using our models and the performed measurements. In doing so, the models allow us to to predict the effects of different software-side modifications.Now, in the second phase of the project, we plan to transfer the insights gained in the first phase and make them usable in practice. This includes the realization, implementation and evaluation of performance-enhancing measures. We wish to make an important contribution for the development of future networking drivers, operating systems and applications in this second phase of the MEMPHIS project. Currently, we see a high relevance of our research, since there is great potential for software-based networking components to replace expensive and inflexible hardware systems in a number of areas.
MEMPHIS 项目关注当前多核 PC 系统中数据包和协议处理的性能评估和改进方法。在孟菲斯项目的上下文中,关键字“PC 系统”代表 x86 兼容的商用硬件(32 位和 64 位系统),这意味着它包括从台式机到高端服务器的各种标准系统。这些系统上的数据包和协议处理有广泛的应用,例如适用于软件路由器、中间盒应用程序(NAT、防火墙)或虚拟交换机,它们在虚拟化数据中心内互连虚拟机 (VM)。特别是随着数据中心虚拟化程度的不断提高以及其他领域的虚拟化趋势(例如网络功能虚拟化,NFV),PC系统中的数据包处理成为一个高度热门的话题。为了能够使用PC系统快速传输数据为了在基本性能限制的范围内进行传输,驱动程序、网络堆栈和应用程序需要比以前更好地适应硬件架构及其并行化潜力。为此目的需要进行哪些修改正在孟菲斯项目当前运行的第一阶段进行调查,并构成第二阶段的起点,第二阶段是孟菲斯项目的最后第三年。第一步,已经开发了模型,它描述了现有系统内硬件和软件之间的交互,并反映了各个处理步骤的资源消耗。同时,在真实系统上进行了测量,以允许模型的参数化和验证。在当前运行的项目第一阶段中,我们尝试使用我们的模型和执行的测量来确定现有系统的性能增强因素和瓶颈。在此过程中,这些模型使我们能够预测不同软件端修改的效果。现在,在项目的第二阶段,我们计划转移第一阶段获得的见解并使它们在实践中可用。这包括绩效提升措施的实现、实施和评估。我们希望在孟菲斯项目第二阶段为未来网络驱动程序、操作系统和应用程序的开发做出重要贡献。目前,我们看到我们的研究具有很高的相关性,因为基于软件的网络组件在许多领域具有取代昂贵且不灵活的硬件系统的巨大潜力。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Low latency packet processing in software routers
软件路由器中的低延迟数据包处理
Performance characteristics of virtual switching
MoonGen: A Scriptable High-Speed Packet Generator
Optimizing latency and CPU load in packet processing systems
Validated Model-Based Performance Prediction of Multi-Core Software Routers
经验证的基于模型的多核软件路由器性能预测
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Professor Dr.-Ing. Georg Carle其他文献

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