高性能パケットフィルタのための適応的な実行コード最適化技術の研究

高性能包过滤器自适应执行代码优化技术研究

基本信息

批准号：
17650018
负责人：
鶴正人
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ネットワークを通過する個々のパケットの中身を調べて指定した条件を満す場合に指定したアクション(情報を記録,パケットを破棄・変更,別のパケットを送信など)を起こすための汎用的な仕組みであるパケットフィルタシステムにおいては,複雑・大規模なフィルタ規則を記述できる柔軟性と,超高速ネットワークにも対応できる高速性を両立させることが究極の目標である.本研究では,わかりやすい(高水準の)フィルタ規則記述から,対象トラヒックに対して適応的に最適化された,高効率なフィルタリング手順を動的に生成するための基礎技術を確立することを目的とする.本年度は,下位のマシン語レベルの特性を考慮した実行命令列の最適化に関しては,BPFの仮想マシンをモデルにして,最適化コンパイラの高度な技法を利用した条件分岐を含むループプログラムライン化(フィルタールール→C→最適化されたnative code、隣接する複数個のパケットに対する処理を適切にインターリーブして、機械語レベルの待ち時間を減らす)によって、インタプリタ方式(フィルタールール→中間コード→仮想マシン)に対して20倍、コンパイラ方式(フィルタールール→Cプログラム→native code、1パケットずつループして単純に処理を繰り返すことを想定、最適化コンパイラを利用)に対して3倍以上の高速化を達成できることを示した。

在数据包过滤系统中，它是一种通用机制，用于检查通过网络传递的单个数据包的内容并引起指定的操作（记录信息，丢弃或更改包数据包，发送另一个数据包等），当满足指定条件时，最终目标是在编写复杂的滤镜和大型滤镜规则和高速网络上可以实现灵活性，以适应超级网络的灵活性。这项研究旨在建立基本技术，以动态生成高效的过滤过程，可适应从易于理解（高级）过滤器规则描述的目标流量进行适应性优化。今年，关于考虑到较低机器单词级别的特性的优化执行指令序列，我们在BPF虚拟机上建模，并使用高级技术来创建包括条件分支的循环程序线（过滤器规则→C→C→优化的本机）。 This shows that by properly interleaving the processing for multiple adjacent packets, the machine language level latency can be reduced by 20 times faster than the interpreter method (filter rules → intermediate code → virtual machines), and by 3 times faster than the compiler method (filter rules → C programs → native code, which assumes that processing is simply repeated by looping one packet at a time, using an optimized compiler).