一种基于无锁队列的运行时多线程并行验证方法

运行时验证是一种动态的软件验证技术,主要包括使用形式化规约描述待验证性质、自动生成对应监控器以及监控器的插桩.然而现有的面向C语言程序的运行时验证技术存在一些局限性,主要体现在多监控器的情况下,现有的运行时验证工具只能使用串行的方式处理,这大大降低了验证效率.因此,本文在分析了形式化规约的基础上,提出了一种基于无锁队列的运行时多线程并行验证方法.方法在现有工具MOVEC上实现并在测试集mibench上插桩运行,并与相关工具ACC、AC++和串行机制下的MOVEC进行了对比实验.实验结果表明,本文所实现的基于无锁队列的运行时多线程并行算法可以在有多个监控器的情况下有效地对C语言程序进行并行的运行时验证,且并行验证算法的性能比串行验证算法提升了约83%.

基于无锁FIFO队列的CAN总线数据采集系统

针对在CAN总线数据量大的应用场景下,CAN总线记录仪实车数据采集数据丢帧的问题及人工操作PC搭配CAN分析仪采集实车数据流程繁琐的问题,基于无锁FIFO队列算法设计了以STM32为核心控制器的CAN总线数据采集系统。系统分为软件和硬件两个部分:软件部分运用无锁FIFO队列算法,可根据CAN总线数据量的大小自适应调整队列缓冲区的大小,优化后可避免数据帧丢失;硬件部分以STM32为平台,搭载Micro SD卡模块,实现了无需人工操作使总线实车数据的采集脱离PC设备。经验证表明,该系统方案避免了CAN总线实车数据采集过程中数据丢帧问题,简化了实车数据采集流程,提高了实车数据采集效率。

基于多核处理器的无锁零拷贝数据包转发框架

为突破高速软件路由器转发路径中存储访问方面的性能瓶颈,分析PacketShader和Netmap 2个软件路由器的转发结构和存在的问题,设计一个基于多核处理器的零拷贝包转发框架MapRouter。采用零拷贝技术去除包转发路径中的包拷贝,并借助并发无锁队列设计一个适合多端口间数据包零拷贝转发的包缓冲区管理方案。将高度优化的包I/O驱动、包缓冲区回收机制、无锁队列实现等一系列优化措施相结合,以提高转发速度。实验结果表明,对于不包括IP路由表查找的最小转发,MapRouter在模拟的两端口路由器上可以达到10 Gb/s的转发速度,与PacketShader和Netmap相比,其转发速度更高、CPU利用率更低。

基于多引擎并发的密码服务软件架构

密码服务软件为安全应用系统提供随机数、对称加密、非对称加密、数字签名验签、摘要运算、消息验证码运算等密码服务。高性能并发是密码服务软件要解决的关键问题,本文针对这一问题,利用多线程并发、无锁队列、多包处理机制对比研究,提出了一种基于多引擎并行处理的软件架构。实验结果表明多引擎并行处理的架构设计可以大幅度提高密码服务软件的数据处理性能。

基于PF＿RING的高速网络数据捕获方法

数据包捕获技术是网络数据分析与处理的基础,网络传输速率的提升和应用数量的增加,对该技术的性能提出了更高的需求。论文首先分析了传统Linux数据捕获机制存在的主要瓶颈,并在此基础上分析和对比了当前高性能捕获技术的优势以及不足。为了充分发挥服务器CPU并行网络数据包处理框架,并对框架的设计和实现细节进行了全面阐述。经过初步的实验验证,该框架在不同传输速率和不同数据包长情况下的丢包率低,满足服务器在高速网络环境下进行数据处理的需求。

云计算环境背景下的流量控制方法

针对当前云计算系统中流量控制的缺陷,提出HTB改进算法以适应云计算环境.仿真结果表明:该算法能有效降低云计算网络服务的延时,具有较高的稳定性,对云计算服务质量的提升有重要的作用.采用无锁队列的HTB算法相较于传统HTB算法性能更为优异,克服了传统算法在处理速度上的缺陷,满足云计算环境下流量高效控制要求.

进程间一对多流量复制机制设计与实现

网络审计系统作为保障网络安全的重要工具,通过对网络流量进行采集分析,能够实时监测网络行为。为了便于集成多种网络流量在线分析工具,网络审计系统需将网络流量复制给多个流量分析进程。本文基于共享内存和无锁环形队列实现了一对多的进程间流量复制,多个进程共享DPDK内存池,采集进程为每个分析进程创建一个无锁环形队列用以流量复制。分别使用1024 B和64 B数据包进行吞吐和每秒包数测试,通过实验对比分析,此方法性能明显优于内存拷贝和有锁机制,在加载8个分析进程时,其吞吐性能相较于内存拷贝和有锁机制至少提高了26%,每秒包数性能至少提高了19%。