飞腾1000A处理器网络驱动的实现和优化

【摘要】：飞腾1000A微处理器是国防科学技术大学计算机学院自主研制的一款高性能通用微处理器,它采用SPARC v9指令集,芯片内集成4个64位处理器核,每核8线程,主频达到1GHz~1.2GH。芯片上还集成了大量的外围接口,如以太网接口、SATA接口、USB接口、串口、I2C接口等I/O接口。具有性能高、功耗低、可靠性高等优点,主要面向服务器、桌面及高端嵌入式系统等应用领域。该处理器芯片内部集成了网络控制器IP,但缺乏相应的控制器驱动程序,由于飞腾平台的特殊性,linux下的网卡驱动程序经过移植仍然不能在飞腾平台上正常的工作,因此需要重新开发出一款适合飞腾1000A微处理器的网络驱动程序。随着高速互连网络的发展,网络应用对网络性能的要求不断提升,设备驱动程序不仅要在功能上达要到应用的实际需求,而且要在性能方面也要达到常用的千兆网络环境的使用需求,因此还需要对完成的驱动程序进行优化,以满足当下的不断增长的网络性能的要求。本文通过研究飞腾处理器网络控制器相关的硬件原理以及linux下设备驱动框架的知识,设计和实现飞腾1000A微处理器中网络控制器的驱动,并针对飞腾1000A的特点进行了优化。在研究的过程中,提出了飞腾平台下的网络驱动程序的整体架构,提出了基于DMA描述符环的网络数据包的收发机制,并在此基础上完成了驱动程序的基本功能。再结合飞腾1000A微处理器平台的特点,提出了一系列的驱动程序优化的方法,如:IP头地址对齐、中断和轮询混合的接收机制、使用软件进行分片的技术,使得系统的网络性能得到了很大的提升。经过对系统网络性能的峰值测试和对比测试,表明当前系统网络已经达到了千兆网络环境的使用需求,基本上完成了预期的工作任务。在对完成的驱动程序的网络性能和功能的测试中,发现了之前的优化方法的一些缺陷,也提出了针对缺陷的一些解决的构想,虽然未实现,但对于后续的持续改进工作有很大的指导意义。最让人遗憾的是,此次驱动未能发挥飞腾处理器的多核多线的优点,因此在论文的最后提出了RFS和RPS的技术,希望在之后的研究中能将这两个技术运用在驱动程序中,充分发挥飞腾处理器多核多线的优点,使得网络性能得到更大的提升。
【关键词】：飞腾处理器 DMA IP头对齐 中断和轮询混合 软件分片
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP332