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Hardware-basierte TCP/IP-Beschleunigung aus Dresden

Hardwarelösung erlaubt bessere Ausnutzung von Breitbandnetzen

Mit steigenden Anforderungen an Kommunikationssysteme wächst die zur Verfügung stehende Bandbreite stärker als die Prozessorleistung und Speicherperformance. Schon heute können moderne Netze wie Gigabit Ethernet nur unzureichend ausgelastet werden. Eine Lösung des Problems zeigt das Institut für Systemarchitektur der Technischen Universität Dresden auf der CeBIT.

In Zusammenarbeit mit Projektpartnern entwickelten Informatiker der TU Dresden dafür einen Lösungsansatz, der eine Partitionierung heute eingesetzter Protokollstacks vorsieht. Dazu wird der so genannte TCP Fast Path, der lediglich für den Nutzdatenaustausch verantwortlich ist, durch Hardware beschleunigt. Verbindungsverwaltung und Fehlerbehandlung werden nach wie vor in Software bearbeitet.

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Der TCP Fast Path wurde optimiert und basierend auf Netzwerkprozessoren prototypisch als PCI Adapter realisiert und in Linux eingebunden. Im Ergebnis können Hochgeschwindigkeitsnetze deutlich besser ausgelastet werden.

Zum Einsatz kommt ein Intel-IXP2100-Netzwerk-Prozessor, dessen StrongARM-RISC-Kern mit einer modifizierten Linux-Version läuft. Bei eingeschalteter Hardwarebeschleunigung werden die mit Hilfe der IXP-TXP/IP-Fast-Path-Implementierung extrahierten Daten direkt an den Socket-Layer weitergereicht. Standardmäßig werden dabei alle Verbindungen softwareseitig abgewickelt, erst wenn die Bandbreiten einer Verbindung eine kritische Grenze überschreiten, wird für diese die Hardwarebeschleunigung aktiviert.

Zudem wurde eine Plattform geschaffen, auf deren Basis weitere Dienste realisiert werden können. Anwendungsgebiete für die TCP-Beschleunigung stellen unter anderem leistungsfähige Server, Cluster und Speichersysteme dar.


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