基于服务元架构的主机资源管理模块设计与实现

论文摘要

随着Internet飞速发展,网络应用对QoS要求越来越高,越来越多网络流量推向边缘设备和终端主机。比如网络电话、视频点播、网络会议等。这种现象促使端系统成为了网络的瓶颈,单独网络层的保障不能充分满足实时应用的要求,QoS支持必须同样提供在主机的操作系统和通信子系统中。目前基于层次体系结构的TCP/IP网络,只能提供“尽力而为”的服务,而没有提供最新的网络应用所需要的服务质量(QoS),并且存在许多弊端。而非层次体系结构的网络则克服了这些缺陷,对于提供网络服务质量提供了良好的框架。服务元网络体系结构(SUNA)是一种新型的非层次网络体系结构。本文从端系统角度对服务元架构下的资源管理进行了探索,对在端系统如何对数据流进行管理控制以提供QoS保障进行深入研究。一般来讲,端系统包含了一个网络系统的所有元素和大部分功能,对于考察一个网络系统的特性具有重要的意义。本文系统地分析了端系统对QoS的支持要求,然后从处理调度和流量监管两个方面对服务元架构下原型主机的资源管理模块进行探讨和研究,提出了设计思想。本文主要作了如下研究工作:1.提出了服务元架构下原型主机的资源管理模块的总体设计框架。一个端系统存在大量不同要求的网络应用,端系统需要针对各种不同需求,提供不同服务质量保障。本文首先研究了端系统提供QoS应该解决的一般性问题,然后提出了服务元网络端系统实现QoS的总体框架。2.提出了一种改进的优先级队列调度算法以及令牌桶流量监管机制。优先级队列调度算法将对数据流按照服务类型或优先级进行分类,按照优先级进行发送,并且对进入高优先队列的报文进行了限速,保护了其他报文的应得带宽,解决了高优先级队列的流量可能饿死低优先级流量的问题。流量监管有效地对每个网络应用数据流进行有效的监管,使网络应用按照申请的资源特征来发送数据。最后,建立了基于服务元架构原型主机的QoS测试平台。利用这个平台进行测试结果表明,基于服务元网络体系结构的端系统能够很好地提供主机网络应用需要的QoS保障。同时,也体现了服务元架构良好的可扩展性,为今后进一步改进和扩展更多的网络服务提供了方便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题任务简介及本人工作
• 1.3 论文结构
• 第二章 因特网的QoS
• 2.1 因特网中的QoS 研究
• 2.1.1 尽力而为服务（Best-Effort）模型
• 2.1.2 综合服务（Intserv）模型
• 2.1.3 区分服务（DiffServ）模型
• 2.1.4 MPLS 技术
• 2.1.5 Internet 端到端QoS 解决方案
• 第三章 服务元网络体系结构概述
• 3.1 当前网络体系结构及其研究现状
• 3.1.1 网络体系结构的概念
• 3.1.2 当前层次网络体系结构的特点
• 3.1.3 新型网络体系结构的研究
• 3.2 服务元网络体系结构的基本原理
• 3.2.1 服务元的分类模型
• 3.2.2 层的地址和端地址
• 3.2.3 服务元网络体系结构的节点模型
• 3.2.4 服务元网络体系对QoS 的支持
• 3.2.5 服务元网络体系结构的优势
• 第四章 服务元架构下的原型主机
• 4.1 服务元架构原型系统的通信模型
• 4.2 原型主机实现的功能
• 4.3 原型主机的参考模型
• 4.4 原型主机提供的服务类型
• 4.5 原型主机的总体设计
• 4.6 原型主机服务元的设计
• 4.7 原型主机的发送、接收数据处理流程
• 第五章 基于服务元架构的主机资源管理模块总体设计
• 5.1 资源管理模块的功能综述及需求分析
• 5.2 资源管理模块的总体设计
• 第六章 基于服务元架构的主机资源管理模块详细设计与实现
• 6.1 开发平台
• 6.1.1 Linux 操作系统介绍
• 6.1.2 Linux 内核编程
• 6.1.3 Linux 内核网络协议的初始化
• 6.2 Linux 网络通信实现的层模型
• 6.3 Linux 网络通信实现用到的重要数据结构
• 6.4 服务元架构涉及的套接字数据结构
• 6.5 资源管理模块的详细设计
• 6.5.1 资源管理模块的总体结构
• 6.5.2 资源管理器接口设计
• 6.5.3 资源管理模块的示意图
• 6.5.4 资源管理模块的相关数据结构
• 6.5.5 主要函数说明
• 第七章 基于服务元架构的原型主机的QoS 测试
• 7.1 测试说明及环境配置
• 7.2 测试过程
• 7.2.1 测试目的
• 7.2.2 测试方法
• 7.2.3 测试结果及其分析
• 第八章 论文总结
• 8.1 课题的意义
• 8.2 课题取得的成果
• 8.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果