面向CDN的大文件乱序下载服务器及客户端的设计与实现

摘要

随着大数据时代的到来，用户对互联网的高效和稳定提出了更高的要求。内容分发网络（CDN）可以尽量避开互联网的瓶颈，通过在各地放置节点服务器，以代理缓存的方式减少客户访问的延迟，越来越受到内容提供商的青睐。由于内容分发网络需要大量分布在各地的节点服务器来提供服务，服务器能源的消耗，使其运营成本一直居高不下。虽然国内外学者对内容分发网络的结构有不少的研究，但对如何提高节点服务器能效比方面的研究还比较少。现有的内容分发网络节点服务器是基于通用处理器的服务器，由于硬件结构的限制，很难在提高性能的同时降低功耗。根据内容分发节点服务器的特点，本文提出了一种采用了主设备SOPC结构的基于TCP/IP硬件栈的大文件乱序下载服务器架构来提高节点服务器的效能，将TCP/IP协议栈的处理流程从通用处理器中分离出来，采用专门的硬件电路实现，大幅度降低功耗，并通过文件的乱序下载，提高了系统缓存命中率。最后使用FPGA搭建了原型机，并与IBM通用服务器进行了能效比的对比测试。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外现状分析

1.3课题意义与目标

1.4本文的主要工作和组织结构

第二章 基于TCP/IP硬件栈的文件下载服务器系统设计

2.1面向CDN的大文件下载服务器功能描述

2.2传统的文件下载服务器结构

2.3基于TCP/IP硬件栈的文件下载服务器结构

2.4本章小结

第三章 基于TCP/IP硬件栈的文件下载服务器模块设计

3.1系统模块介绍

3.2 10G MAC处理模块

3.3 TCP/IP硬件栈

3.4 HTTP模块

3.5支持乱序下载的文件调度模块

3.6本章小结

第四章 服务器的状态监控和动态配置

4.1状态监控功能描述

4.2动态配置功能描述

4.3工作流程

4.4本章小结

第五章 乱序接收客户端的实现

5.1功能描述

5.2工作流程

5.3本章小结

第六章 验证平台与性能测试

6.1验证平台

6.2 FPGA资源使用情况

6.3测试工具

6.4测试方法

6.5测试过程和结果

6.6本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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