文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于IPv6的消息传递中间件的设计与实现
姓名:张常军
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:曹强
20070605
华中科技大学硕士学位论文
摘要∗
下一代互联网的标准网络层协议采用 IPv6 已成定局,基于 IP 网络的存储集群是
构造高性价比海量存储系统的基本手段。随着 IPv6 的发展与推广,研究基于 IPv6
的存储集群能推动网络存储技术的发展和应用。一些存储集群的数据传输基于消息
传递协议,并且支持 IPv6 的消息传递中间件是构建 IPv6 环境下的存储集群的重要条
件,因此研究基于 IPv6 的消息传递中间件具有重要价值。
设计了基于 IPv6 的消息传递中间件总体架构,该消息传递中间件支持 IPv4 和
IPv6,用传输控制协议(TCP)传输数据。描述了消息模块、网络抽象层等关键模块的
结构和工作流程,还使用聚合 I/O 技术设计了支持双栈的服务进程。考虑到大规模集
群中节点出错几率比较高的问题,还设计了超时重传机制和自动连接技术相结合的
容错机制。按照消息传递中间件的设计方案,在 Linux 环境下实现了 PtlSix。
PtlSix 以内核模块的方式实现,采用了零拷贝、程序旁路等技术。重点分析了内
核态网络编程、地址结构、异步传输等难点问题,在分析 Linux 网络子系统的基础
上探索出内核态下的 IPv6 网络编程技术,设计出兼容 IPv4 和 IPv6 的地址结构,实
现了多 CPU 系统中负载均衡的异步数据传输机制。
基于PtlSix,结合 Lustre实现了支持IPv6 的分布式文件系统 LustreV6,用 LustreV6
构建了 IPv4 和 IPv6 融合的存储集群。测试了 PtlSix 的功能和性能;测试结果表明,
PtlSix 实现了 IPv4、IPv6 和两者融合环境下的数据传输功能,具有较强的稳定性和
良好的性能。

关键词:下一代互联网;存储集群;消息传递协议;中间件

*
该项研究受国家重点基础研究“973”计划(2004CB318203)GI“面向下一代互联
网的智能网络存储系统”(GI-04-5-1D)资助。
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract∗
IPv6 is acknowledged as the protocol of the Next Generation (NGI), and
storage cluster based on IP is an important technology that constructs the storage system
of high performance with low cost. With the development of IPv6, the research on the
storage cluster over IPv6 is essential to the development and application work
storage technology. The Message Passing Protocol has been used to transfer data in
storage cluster. The message passing middleware over IPv6 is indispensable for the
construction of storage cluster in IPv6 environment. Therefore, the research on the
message passing middleware based on IPv6 is significant.
The architecture of the message passing middleware over IPv6 is designed. This
middleware supports IPv4 and IPv6, and transfer the message by TCP. The architecture
and working mechanisms of the key modules is also designed, such as message module,
network abstract layer and service process, and the process of design is expatiated on