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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳理祥
研究生(外文):Chen, Li-Hsiang
論文名稱:在Linux核心中設計與實作TCP Pacing
論文名稱(外文):Design and Implementation of TCP Pacing in Linux Kernel
指導教授:王協源
指導教授(外文):Wang, Shie-Yuan
口試委員:趙禧綠蕭旭峰
口試日期:2023-04-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立陽明交通大學
系所名稱:資訊學院資訊學程
學門:電算機學門
學類:電算機一般學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2023
畢業學年度:111
語文別:中文
論文頁數:39
中文關鍵詞:配速核心
外文關鍵詞:TCPburstpacingLinux Kernel
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口試委員會審定書 #
致謝 #
中文摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 vi
Chapter 1 研究背景 1
1.1 TCP壅塞控制機制 1
1.1.1 緩啟動 (Slow Start)階段 2
1.1.2 壅塞避免 (Congestion Avoidance)階段 2
1.1.3 壅塞控制算法過程 3
1.1.4 TCP中的時間延遲 4
1.2 TCP的burst現象 4
1.2.1 Pacing 5
Chapter 2 文獻探討 7
Chapter 3 Linux上的實作 11
3.1 資料結構 11
3.1.1 環狀雙向鏈結串列 11
3.1.2 紅黑樹 12
3.2 時間子系統 13
3.2.1 硬體元件 13
3.2.2 系統時鐘 14
3.2.3 本地時鐘 14
3.2.4 軟體架構 14
3.2.4.1 clock source 14
3.2.4.2 tick device 15
3.2.4.3 clock event device 15
3.2.5 時間子系統架構圖 17
3.3 高精度計時器High Resolution Timer 17
3.3.1 HRTimer工作流程 17
3.3.2 HRTimer資料結構 18
3.3.3 紅黑樹和HRTimer 19
3.3.4 HRTimer使用範例 20
3.4 Qdisc Layer 21
3.5 軟中斷 21
3.5.1 軟中斷觸發 22
3.5.2 執行時機 22
3.6 實作說明 23
Chapter 4 實驗環境設定 25
4.1 系統軟硬體配置 25
4.2 實驗使用軟體介紹 26
4.2.1 Iperf 26
4.2.2 Wireshark 26
Chapter 5 實驗結果和效能評估 27
5.1 Burst發生程度 27
5.2 不同RTT環境中pacing的影響 27
5.2.1 Throughput比較 28
5.2.2.1 結果分析 29
5.2.2 延遲比較 36
5.2.3 公平性 36
5.3 實驗結果總結 37
Chapter 6 結論 38
參考文獻 38
[1] Hao Jiang, Constantinos Dovrolis, “Why is the Internet Traffic Bursty in Short Time Scales?” ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review, Volume 33, Issue 1, pp 241–252, June 2005.

[2] A. Aggarwal, S. Savage, T. Anderson, “Understanding the Performance of TCP Pacing”, Proceedings IEEE INFOCOM 2000. Conference on Computer Communications. Nineteenth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, January 2000.

[3] Jing Wu, Yu Shi, Peng Zhang, Shiduan Cheng, Jian Ma, “ACK Delay Control for Improving TCP Throughput over Satellite Links”, IEEE International Conference on Networks. ICON '99 Proceedings, October 1999.
[4] Qiuli Shang, Jinlin Wang, Xiao Chen, “A TCP Traffic Smoothing Algorithm Based on Rate Pacing”, Conference: International Conference on Computational Science and Its Applications, July 2016.

[5] Monia Ghobadi, Yashar Ganjali, “TCP Pacing in Data Center Networks”, 2013 IEEE 21st Annual Symposium on High-Performance Interconnects, August 2013.

[6] Hamed Rezaei, Muhammad Usama Chaudhry, Hamidreza Almasi, Balajee Vamanan, “ICON: Incast Congestion Control using Packet Pacing in Datacenter Networks”, International Conference on Communication Systems & Networks (COMSNETS), January 2019.

[7] xenomai+Linux雙内核下的時鐘管理機制
https://www.cnblogs.com/wsg1100/p/16103620.html

[8] 淺析Linux中的時間编程和實現原理
https://reurl.cc/ZXj296

[9]https://commons.wikimedia.org/wiki/File:TCP_Slow-Start_and_Congestion_Avoidance.svg

[10] Ahmed Saeed, Nandita Dukkipati, Valas Valancius, Terry Lam, Carlo Contavalli, Amin Vahdat, “Carousel: Scalable Traffic Shaping at End-Hosts”, August 2017.
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