Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
diplomová práce
Autor práce: Ing. Samuel Dobroň
Ak. rok: 2024/2025
Vedoucí: Ing. Matěj Grégr, Ph.D.
Oponent: Ing. Peter Nagy
Tradičné smerovanie paketov v jadre Linuxu naráža na výkonnostné limity pri vysokých prenosových rýchlostiach. Táto diplomová práca sa zameriava na akceleráciu pomocou eXpress Data Path (XDP) pomocou nástroja xdp-forward a porovnáva jeho výkon so štandardným smerovaním v jadre. Počas vývoja boli identifikované chýbajúce funkcionality, najmä podpora VLAN a integrácia s Netfiltrom. V rámci práce boli navrhnuté dva prístupy k implementácii VLAN: jeden využíva upravené jadro pre prístup k chýbajúcim informáciám cez bpf_fib_lookup, druhý používa eBPF mapy, čo umožňuje kompatibilitu aj s neupraveným jadrom. Výkonnostné testy ukázali, že xdp-forward dokáže zvýšiť rýchlosť spracovania paketov až štvornásobne v porovnaní s bežným smerovaním, pričom výsledky závisia od použitého hardvéru. Práca sa venuje aj možnostiam ďalšieho rozvoja, ako sú fronty v rámci XDP či hardvérové zrýchlenie, hoci podpora zo strany sieťových kariet je zatiaľ obmedzená.
xdp-forward, výkon smerovania, vysoko výkonné siete, jadro Linux, smerovanie paketov, XDP smerovanie, sieťový zásobník
Termín obhajoby
24.06.2025
Výsledek obhajoby
obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)
Klasifikace
A
Průběh obhajoby
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných, např. ohledně příčin horšího škálování oproti očekávání či zvolené velikosti paketů při provádění experimentů. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A - výborně.
Jazyk práce
angličtina
Fakulta
Fakulta informačních technologií
Ústav
Ústav informačních systémů
Studijní program
Informační technologie a umělá inteligence (MITAI)
Specializace
Počítačové sítě (NNET)
Složení komise
doc. Ing. Petr Matoušek, Ph.D., M.A. (předseda) prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (člen) doc. Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D. (člen) Ing. Martin Hrubý, Ph.D. (člen) Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D. (člen)
Posudek vedoucíhoIng. Matěj Grégr, Ph.D.
V rámci práce zmapoval student podrobně průběh zpracování paketu v jádře systému Linux a byl schopen prozkoumat technologie, které umožňují akceleraci tohoto zpracování. Byl schopen akceleraci o podporu VLAN a vše podrobně změřit pro zjištění dopadu na výkon. Celkově hodnotím dosažené výsledky a práci jako výbornou (A).
Práce má za cíl prozkoumat současné možnosti akcelerace zpracování síťových dat pomocí technologií eBPF a XDP a změřit dopad těchto technologií na výkon. Práci celkově považuji za obtížnější, vzhledem k tomu, že je nutné často analyzovat přímo zdrojové kódy jádra systému Linux.
Větší část práce byla dokončena v předstihu, samotný text se upravoval před odevzdáním, nicméně výsledný text byl konzultován.
Práce nebyla publikována.
Student byl schopen nastudovat doporučenou literaturu a sám si nalézt další zdroje, případně dohledat změny v jádře systému Linux. Z hlediska práce s literaturou tak nemám výhrady.
Probíhaly průběžné konzultace, na které byl student připraven.
Známka navržená vedoucím: A
Posudek oponentaIng. Peter Nagy
Študent sa v rámci práce musel zoznámiť s problematikou sieťového subsystému v linuxovom jadre a využiteľnosťou technológie XDP na smerovanie. Následne identifikoval a doimplementoval chýbajúcu podporu VLAN. Pozitívne hodnotím anglický jazyk práce a orientáciu v pomerne komplexnej problematike. Množstvo testovaných parametrov a zahrnutie ich vplyvu do testovania dokazuje orientáciu autora v danej problematike. Práca je z formálneho hľadiska na vysokej úrovni. Za jedinú slabinu práce považujem menej prehľadnú a ťažšie pochopiteľnú prezentáciu a interpretáciu nameraných hodnôt. Na základe toho navrhujem hodnotenie A – výborne.
Stupeň hodnocení: zadání splněno
Zadanie práce bolo splnené v plnom rozsahu.
Stupeň hodnocení: je v obvyklém rozmezí
Rozsah technickej správy je v obvyklom rozmedzí.
Práca je dobre štrukturovaná, členená do logických celkov. Kladne hodnotím podrobné zdokumentovanie sieťového subsystému v Linuxovom jadre. Vzhľadom na rozsiahle testovanie v kapitole 5 je mierne náročnejšie z testovania vyvodiť závery. V kapitole je zložitejšia orientácia a pochopenie grafov a testovacej metriky je náročnejšie.
Po formálnej stránke práca spĺňa všetky požadované náležitosti. Po jazykovej stránke je text na dobrej úrovni, po typografickej stránke práca pôsobí ucelene.
Autor uvádza všetky relevantné zdroje. Práca využíva 45 informačných zdrojov rôznych typov a práca s nimi je na dobrej úrovni. Prevzaté časti textu sú riadne označené.
Práca sa zaoberá technológiou XDP a jej využiteľnosťou na akceleráciu smerovania v jadre operačného systému Linux. Teoretický úvod popisuje sieťový subsystém a samotnú technológiu XDP, pričom naň nadväzuje identifikácia chýbajúcich funkcií. Následne práca identifikuje chýbajúcu podporu pre VLAN, ktorá je v ďalšej časti implementovaná dvoma rôznymi spôsobmi. Testovacia časť zahŕňa analýzu viacerých parametrov, ako je napríklad vplyv použitia rôznych sieťových kariet na celkový výkon.
Výsledky práce sú využiteľné v praxi. Podpora VLAN v nástroji xdp_forward je v procese integrácie.
Stupeň hodnocení: obtížnější zadání
Diplomová práca sa zaoberá problematikou, ktorej kvalitné spracovanie vyžaduje dôkladné pochopenie a prehľad v oblasti linuxového jadra, jeho sieťového subsystému a testovania výkonnosti. Zadanie z tohto dôvodu hodnotím ako náročnejšie.
Známka navržená oponentem: A
Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová