CNS Core: Small: Collaborative: Salvaging Commodity Operating Systems to Support Emerging Networking Technologies

CNS 核心:小型:协作:挽救商品操作系统以支持新兴网络技术

基本信息

  • 批准号:
    1909486
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-10-01 至 2023-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The networking landscape has changed dramatically along with two main advances: (1) fast hardware has led to high-speed, high-bandwidth computer networks; (2) new networking architectures, such as software-defined networking, have given rise to a flexible way to operate networking services. Unfortunately, traditional systems software, such as commodity operating systems, faces critical challenges to efficiently support such high-speed networks and new networking architectures. This project will conduct a holistic study of network software stacks in commodity operating systems to identify critical bottlenecks, propose new solutions to address these bottlenecks, and finally validate the proposed solutions using real prototype implementations.Specifically, the project entails three research thrusts: First, to maximize packet-level parallelism, it will develop a stress-testing approach to locate the serialization bottleneck and design a highly efficient pipelining process to parallelize packet processing in virtualized networks. Second, to improve per-packet processing efficiency for small packets, it will develop a multi-level packet coalescing approach, including hardware interrupt coalescing, software interrupt coalescing, and lossless packet coalescing. Third, to strike a good balance between parallelism and data locality, it will design a holistic scheduling algorithm to optimally multiplex in-kernel interrupts and user-level threads for virtualized network functions.The knowledge developed in this project will help to improve the key aspects of network performance in commodity operating systems, thus benefiting all systems and applications running on these systems. The research outcomes from this project will have influence on the design and implementation of production networking systems and be integrated into core computer science courses. This project will provide training to undergraduate students, graduate students, and students from underrepresented groups.The project mainly generates four types of data including prototype implementations, software instrumentation benchmarks, detailed reports of empirical evaluations, and curriculum materials. These data will be maintained on the project website during the execution of the project and for a minimum of three years after the project's ending date: http://www.cs.binghamton.edu/~huilu/projects/CNets.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
网络格局以及两个主要进步发生了巨大变化:(1)快速硬件导致高速,高宽带的计算机网络; (2)新的网络体系结构,例如软件定义的网络,已经引起了一种灵活的操作网络服务的方式。不幸的是,传统系统软件(例如商品操作系统)面临着有效支持此类高速网络和新网络架构的关键挑战。该项目将对商品操作系统中的网络软件堆栈进行整体研究,以识别关键的瓶颈,提出新的解决方案来解决这些瓶颈,并最终使用实际原型实现来验证提出的解决方案。该项目特别需要三个研究推力:首先,首先要开发一项高度效果,以最大程度地提高辅助效果,以最大程度地提高措施的辅助效果,并将其最大程度地提高效率。在虚拟化网络中并行化数据包处理的过程。其次,为了提高小数据包的每包处理效率,它将开发一种多级数据包合并方法,包括硬件中断合并,软件中断合并和无损包装包合并。第三,为了在并行性和数据局部性之间取得良好的平衡,它将设计一种整体调度算法,以最佳的多重多重内核内中断和用于虚拟网络功能的用户级线程。本项目中开发的知识将有助于改善商品操作中的网络性能的关键方面,从而使所有系统和应用程序都受益于这些系统。该项目的研究成果将对生产网络系统的设计和实施产生影响,并将其集成到核心计算机科学课程中。该项目将为本科生,研究生和人数不足的小组的学生提供培训。该项目主要生成四种类型的数据,包括原型实施,软件仪器基准,经验评估的详细报告和课程材料。这些数据将在项目执行期间在项目网站上维护,并在项目结束日期结束日期至少三年:http://wwwwwwwwwwwwwwwwwwww.cs.binghamton.edu/~huilu/~huilu/~huilu/projects/cnets.this Award This Trawe This Trive均反映了NSF的法定任务,并反映了通过评估范围的Intellitia Meriia cr Intellitia and Foundical的支持者,并且已被视为基础的支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Accelerating Packet Processing in Container Overlay Networks via Packet-level Parallelism
通过数据包级并行加速容器覆盖网络中的数据包处理
Parallelizing packet processing in container overlay networks
PRISM: Streamlined Packet Processing for Containers with Flow Prioritization
PRISM:通过流优先级简化容器的数据包处理
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jia Rao;Xiangping Bu;Cheng-Zhong Xu
  • 通讯作者:
    Cheng-Zhong Xu

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