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基于Linux的分布式交换机设备虚拟化技术研究

作　者: 刘威
导　师: 肖亮
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机技术
关键词: 分布式交换机 虚拟设备 虚拟化管理 进程通信 模块化设计
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


互联网作为当今非常普遍的信息基础设施,已经逐渐渗透到人们的日常生活之中,信息技术的发展也逐渐以网络为中心。如今的网络正从传统的单一服务形式逐步向多服务、智能化的复杂网络发展,从而才能有效地支持不同网络用户或应用多样性的服务需求。在网络飞速发展的前提下,提高设备资源的最大利用率成为了一个至关重要的问题,网络设备的虚拟化是不可避免的。使一个物理网络设备变成多个逻辑上分离的网络设备并能够提供多种服务,是网络与通信界一直在追求的目标。本文的目标是设计和实现在同一交换机设备平台上动态提供多个虚拟交换机设备的系统,并对其关键实现技术,尤其是分布式虚拟化技术进行详细的研究。本文主要是实现虚拟交换机的基本功能,但不涉及任何具体的交换业务。本文中交换机设备的软件平台是基于Linux的,使用的虚拟化技术是操作系统级虚拟化。本文对OpenVZ技术和设备的分布式环境进行了深入的研究,从而完成设备分布式模式的虚拟化。具体而言,把一台分布式的交换机设备虚拟成多台虚拟设备,让每个虚拟设备对用户来说就是一台独立的设备。分布式的交换机设备含有多块单板,如控制板和业务板,每块单板都有自己的CPU、接口和内存等硬件资源。本文的主要工作为：1)研究了基于OpenVZ的分布式交换机操作系统级虚拟化架构技术,给出了分布式交换机虚拟化的多CPU计算、文件系统与进程通信等的设计与流程化处理。2)给出了分布式虚拟交换机的体系架构,从虚拟化管理、命令处理流程等方面进行了模块化设计和实现。3)给出了分布式虚拟交换机的功能模块化测试。测试表明：所设计的分布式虚拟交换机具有创建、删除、启动、停止和资源分配等功能。以后能在分布式虚拟交换机上扩展交换业务。分布式交换机设备的虚拟化使得设备可以面向多个用户,极大地增加了设备的资源利用率,减小了网络运营成本。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 虚拟化概况  10-11
    1.1.2 虚拟化实现形式  11-12
    1.1.3 网络虚拟化  12-13
  1.2 研究内容与目标  13-16
    1.2.1 研究内容  13-15
    1.2.2 研究目标  15-16
2 基于OpenVZ的分布式交换机设备操作系统级虚拟化架构  16-20
  2.1 OpenVZ虚拟化  16-18
    2.1.1 OpenVZ技术  16-17
    2.1.2 OpenVZ特点  17-18
  2.2 分布式交换机虚拟化原理  18-20
    2.2.1 任务处理  18
    2.2.2 文件系统  18-19
    2.2.3 设备管理  19
    2.2.4 CPU调度  19-20
3 面向分布式设备虚拟化的多CPU计算、文件系统与进程通信  20-38
  3.1 分布式设备的多CPU处理  20-21
  3.2 分布式设备虚拟文件系统  21-24
    3.2.1 Linux的文件系统  21-23
    3.2.2 分布式文件系统原理  23
    3.2.3 多板文件系统空间隔离  23-24
  3.3 分布式交换机设备的进程通信模块  24-33
    3.3.1 跨板进程间通信BIPC  24-27
    3.3.2 BIPC协议栈单播通信  27-32
    3.3.3 BIPC协议栈组播通信  32-33
  3.4 分布式虚拟设备进程隔离  33-38
    3.4.1 命名空间  33-36
    3.4.2 内核pid名字空间  36-38
4 分布式虚拟交换机的体系架构与模块化设计  38-54
  4.1 分布式虚拟交换机体系架构  38-39
  4.2 虚拟化系统模块分解  39-43
    4.2.1 虚拟化管理模块和相关模块  39-40
    4.2.2 虚拟设备内部层次分解  40-42
    4.2.3 模块分布式设计  42-43
  4.3 虚拟设备运行设计  43-46
    4.3.1 系统初始化  43-44
    4.3.2 Server模块流程处理  44
    4.3.3 资源限制和管理  44-46
  4.4 虚拟交换机设备的分布式实现  46-54
    4.4.1 虚拟设备创建  47-50
    4.4.2 虚拟设备启动  50-52
    4.4.3 切换虚拟设备  52
    4.4.4 分配业务板  52-54
5 分布式虚拟交换机功能模块化测试  54-62
  5.1 虚拟设备控制配置命令  54-56
    5.1.1 vd命令  54-55
    5.1.2 vd start命令  55
    5.1.3 设备切换  55-56
  5.2 虚拟设备资源管理命令  56-58
    5.2.1 assign命令  56
    5.2.2 limit命令  56-58
  5.3 虚拟设备显示命令  58-61
    5.3.1 查询虚拟设备信息  58-59
    5.3.2 显示虚拟设备接口  59
    5.3.3 显示虚拟设备资源  59-61
  5.4 虚拟设备配置文件命令  61-62
总结  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
攻读硕士期间所参与的科研项目  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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