PIM-SM协议并行化处理技术及路由稳定性研究

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。