通用平台高性能可扩展网络地址转换系统

李峻峰, 李丹, 黄昱恺, 程阳, 令瑞林

清华大学 计算机科学与技术系, 北京 100084

收稿日期:2020-08-20发布日期:2021-04-28
通讯作者:李丹(1981-),男,教授,E-mail:tolidan@tsinghua.edu.cn.E-mail:tolidan@tsinghua.edu.cn
作者简介:李峻峰(1992-),男,博士生.
基金资助:国家重点研发计划项目（2018YFB1800100）；广东省重点领域研发计划项目（2018B010113001）；国家自然科学基金项目（61432002，61772305，61672499）

High Performance and Scalable NAT System on Commodity Platforms

LI Jun-feng, LI Dan, HUANG Yu-kai, CHENG Yang, LING Rui-lin

Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Received:2020-08-20Published:2021-04-28

摘要/Abstract

摘要： 为了提高通用平台网络地址转换（NAT）的性能，设计了高性能可扩展网络地址转换系统——Quick NAT.高速网络地址转换查表算法将原始规则表划分为若干子表，并采用哈希查表算法极大地提高了NAT规则的查找效率；为了充分发挥多核中央处理器（CPU）和多队列网卡的性能优势，设计了高效的并行架构，使用本地化的连接记录表和基于比较并交换原子操作的无锁NAT规则表，避免了多CPU核访问修改全局表带来的锁开销；借助轮询取代中断、越过内核等机制，全程使用指针操作数据包，实现零拷贝，进一步降低开销.实验结果表明，Quick NAT可以极大地提高NAT查表的效率和吞吐量，具有较强的多核可扩展性，能够在10 Gbit/s的网络环境下实现64 byte小包线速.
中图分类号:
TP393

引用本文

李峻峰, 李丹, 黄昱恺, 程阳, 令瑞林. 通用平台高性能可扩展网络地址转换系统[J]. 北京邮电大学学报, 2021, 44(2): 14-19.
LI Jun-feng, LI Dan, HUANG Yu-kai, CHENG Yang, LING Rui-lin. High Performance and Scalable NAT System on Commodity Platforms[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications, 2021, 44(2): 14-19.





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