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PIM-SM协议并行化处理技术及路由稳定性研究

作　者: 余胜强
导　师: 符意德
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: IP组播 PIM-SM协议线程级并行稳定性问题
分类号: TP393.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 5次
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内容摘要

PIM-SM协议作为IP组播域内路由协议事实上的工业标准,目前被广泛应用于核心组播网络中。然而,随着IP组播业务的大规模部署,PIM-SM协议逐渐面临着性能、灵活性和可扩展性等方面的严峻挑战。对PIM-SM协议性能优化研究成为提高IP组播效率的重要研究方向之一。当前基于单核处理器体系结构的串行程序设计对PIM-SM协议性能的提升已经越来越小,多核处理器的出现为解决此问题提供了一种新思路。与单核处理器相比,多核处理器具有更强计算能力、能够实现多层次并行。随着多线程并行程序设计理念的逐渐成熟,PIM-SM协议线程级并行处理已经成为提升PIM-SM协议性能的必然选择。本文通过深入分析PIM-SM协议核心工作机制,充分发掘协议内部潜在的逻辑并行性,提出一种基于逻辑功能并行和数据并行相结合的PIM-SM协议并行处理模型。采用事件驱动机制完成协议核心状态机建模,并给出了PIM-SM协议软件系统的总体结构设计。为了解决并行处理过程中的路由表访问冲突问题,设计出一种基于两级radix树型结构的组播路由表存储结构并给出相应的访问控制方法。随后基于POSIX多线程编程技术对PIM-SM协议软件原型系统进行了实现,详细阐述了系统中关键的数据结构和处理流程,并对原型系统进行了协议一致性组网测试。最后对PIM-SM协议的稳定性问题进行了探讨和拓展研究,分析了导致协议不稳定的影响因素,提出两种提高PIM-SM协议稳定性的解决方法,并采用NS2网络仿真工具对该方法进行了实验和验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 当前的研究现状  8-9
  1.3 研究内容及主要工作  9
  1.4 论文组织结构  9-10
2 IP组播及关键技术介绍  10-24
  2.1 IP组播概述  10-13
    2.1.1 组播编址机制  11
    2.1.2 组播数据转发模型  11-12
    2.1.3 因特网组管理协议  12-13
    2.1.4 组播路由协议  13
  2.2 稀疏模式的协议无关组播  13-21
    2.2.1 PIM-SM协议的基本术语描述  14
    2.2.2 PIM-SM核心工作机制  14-18
    2.2.3 PIM-SM协议报文格式  18-21
  2.3 网络协议并行处理技术  21-23
    2.3.1 功能级并行  21-22
    2.3.2 数据级并行  22-23
  2.4 本章小结  23-24
3 PIM-SM协议软件系统的并行化设计  24-43
  3.1 系统结构设计方案  24-27
    3.1.1 PIM-SM协议软件结构  25-26
    3.1.2 PIM-SM协议软件功能模块  26-27
  3.2 PIM-SM协议并行处理模型  27-31
    3.2.1 PIM主线程设计  29
    3.2.2 协议状态机维护线程设计  29-31
    3.2.3 RP维护线程设计  31
  3.3 基于事件驱动的协议状态机建模  31-36
    3.3.1 (S,G)注册状态机  31-32
    3.3.2 (*,G)状态机  32-33
    3.3.3 (S,G)状态机  33-34
    3.3.4 (S,G,rpt)状态机  34-35
    3.3.5 (S,G)Assert状态机  35-36
  3.4 组播路由表并行访问  36-42
    3.4.1 路由表存储结构设计  37-38
    3.4.2 路由表并行访问粒度分析  38-39
    3.4.3 路由表操作方法  39-42
  3.5 本章小结  42-43
4 PIM-SM协议软件原型系统的实现  43-59
  4.1 系统主要数据结构定义  43-46
  4.2 PIM-SM协议核心处理流程  46-54
    4.2.1 PIM主线程功能实现  46-49
    4.2.2 协议状态机维护功能实现  49-53
    4.2.3 RP维护线程功能实现  53-54
  4.3 系统测试与分析  54-58
  4.4 本章小结  58-59
5 PIM-SM协议路由稳定性研究  59-67
  5.1 PIM-SM协议路由稳定性问题  59-60
  5.2 PIM-SM协议路由稳定性的影响因素分析  60-61
  5.3 提高PIM-SM协议路由稳定性的方法研究  61-64
    5.3.1 单播路由振荡抑制  61-63
    5.3.2 基于表项备用机制的组播分发树快速重构  63-64
  5.4 仿真测试与结果分析  64-66
  5.5 本章小结  66-67
6 总结  67-68
  6.1 论文小结  67
  6.2 有待研究的工作  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

PIM-SM协议并行化处理技术及路由稳定性研究

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