多核系统内存管理算法的设计与实现

论文摘要

随着网络技术的高速发展,网络已经渗透到人们生活和工作的方方面面,影响和改变着人们的生活节奏和工作方式。越来越多的网络接入用户以及越来越多样化的业务需求使得各种网络设备必须提供足够的吞吐量,在这样的背景下,传统的处理器显得越来越力不从心。多核处理器以其强劲的数据转发性能、复杂的业务处理能力、简易而又高效的开发环境的优势越来越赢得人们的青睐。随着多核时代的到来和多核应用的不断发展,网络操作系统的许多功能模块需要做出相应的调整,以适应多核环境的需要。本文讲述的就是网络操作系统平台内存管理在多核环境下的调整和性能优化,以及多核内存管理的一个典型应用—UTM多核多系统共享内存管理算法的研究与设计。本文针对多核内存分配中存在的并发访问冲突、共享Cache失效及核间碎片的特点,结合平台内存管理算法和多核构架,设计了平台多核内存管理算法;针对小内存分配时内存使用率较低的特点,设计了Simple内存分配算法;针对系统中频繁使用的一些专有数据结构,设计了多核内存池管理算法,目的是提高内存使用率,减少内存碎片;结合Linux系统页框管理算法和UTM产品的需要,进行了多核多系统共享内存管理算法的设计与实现,目的是为多系统之间的业务交互提供通道。论文第一章介绍了项目的背景;第二章介绍了多核技术和多核多系统技术;第三章详细分析了Linux内存管理算法和现有平台内存管理算法;第四章针对需求设计了多核系统内存管理算法和多核多系统共享内存管理算法;第五章对论文所做的内存管理算法进行了测试,测试结果表明了设计方案的正确性;第六章对论文进行总结并提出进一步的展望。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 项目介绍
• 1.2.1 多核内存管理
• 1.2.2 多核多系统共享内存管理
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 多核技术与多核多系统技术
• 2.1 多核技术及其架构
• 2.1.1 多核技术
• 2.1.2 多核程序设计
• 2.2 多核多系统设计
• 2.2.1 多核多系统概述
• 2.2.2 MCMS 通讯接口
• 第三章 平台内存管理的分析与改进
• 3.1 Linux 物理内存管理
• 3.1.1 页框管理
• 3.1.2 内核缓冲区管理
• 3.2 Vxworks 内存管理算法
• 3.3 平台内存管理算法
• 3.3.1 块内存管理
• 3.3.2 Raw 内存管理
• 3.4 平台内存管理算法总结
• 第四章 多核内存管理算法设计
• 4.1 平台多核内存管理算法
• 4.1.1 多核系统内存管理特点
• 4.1.2 常见多核多线程分配算法
• 4.1.3 平台多核内存管理
• 4.1.4 Simple 内存管理
• 4.1.5 多核系统内存池管理算法设计
• 4.1.6 多核内存管理对外接口
• 4.2 多核多系统共享内存管理算法的设计
• 4.2.1 多核多系统共享内存管理背景
• 4.2.2 多核多系统共享内存管理算法
• 第五章 系统测试
• 5.1 多核内存管理测试
• 5.1.1 多核内存管理功能测试
• 5.1.2 多核内存管理性能测试
• 5.1.3 多核内存管理性能对比测试
• 5.2 多核多系统共享内存测试
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步展望
• 参考文献
• 致谢