低延迟网络架构与硬件加速实战

📚 共计 30 章节
01
低延迟网络概述
定义、关键指标(RTT、抖动、吞吐量)、应用场景(高频交易、自动驾驶、云游戏)
RTT抖动吞吐量
02
网络延迟的根源
物理距离、传输介质、协议开销、操作系统调度、中断处理
物理距离协议开销中断
03
硬件加速基础
FPGA、ASIC、GPU、NPU 的对比与选型
FPGAASICGPUNPU
04
FPGA 入门
Verilog/VHDL 基础、开发流程、Xilinx/Intel 工具链
VerilogVHDLVivado
05
P4 语言与可编程数据平面
P4 语法、交换机模型、数据包处理流水线
P4可编程流水线
06
RDMA 技术
InfiniBand vs RoCE v2、RC/UD/UC 服务类型、内存注册
InfiniBandRoCERC
07
DPDK 实战
环境搭建、轮询模式驱动、内存池管理、无锁队列
DPDK轮询无锁队列
08
内核旁路技术
XDP、AF_XDP、eBPF 基础
XDPeBPFAF_XDP
09
智能网卡(SmartNIC)
架构、卸载引擎、OVS 卸载
SmartNICOVS卸载
10
TCP 优化
BBR 拥塞控制、TLS 卸载、内核参数调优
BBRTLS调优
11
UDP 与 QUIC
低延迟传输、0-RTT 握手、多路复用
QUIC0-RTT多路复用
12
时间敏感网络(TSN)
802.1Qbv、802.1AS、确定性网络
TSNQbv确定性
13
硬件时间戳
PTP 协议、1588v2、同步精度提升
PTP1588v2时间同步
14
FPGA 实现 MAC 层
千兆/万兆以太网 MAC、CRC 校验、帧过滤
MACCRC万兆
15
FPGA 实现 TCP/IP 卸载
TOE 引擎、会话管理、窗口缩放
TOETCP卸载窗口缩放
16
FPGA 实现哈希与查找
Cuckoo Hashing、Bloom Filter、TCAM 模拟
CuckooBloomTCAM
17
FPGA 实现数据包解析
协议解析器、状态机设计、并行处理
解析器状态机并行
18
FPGA 实现流量整形
令牌桶、漏桶、QoS 调度
令牌桶QoS整形
19
FPGA 实现加密加速
AES-GCM、IPsec、TLS 1.3 卸载
AES-GCMIPsecTLS 1.3
20
FPGA 实现 AI 推理
CNN 加速、模型量化、流水线设计
CNN量化流水线
21
GPU 加速网络
GPUDirect RDMA、NVIDIA DOCA、CUDA 网络栈
GPUDirectDOCACUDA
22
ASIC 设计基础
RTL 设计、综合、布局布线、时序收敛
RTL综合时序
23
低延迟交换机架构
Crossbar、Clos 拓扑、VOQ、调度算法
CrossbarClosVOQ
24
网络模拟与仿真
ns-3、OMNeT++、Verilator 联合仿真
ns-3OMNeT++Verilator
25
性能测试方法论
延迟测试、吞吐测试、背压测试、一致性测试
延迟吞吐背压
26
硬件调试技巧
ChipScope、SignalTap、逻辑分析仪、JTAG
ChipScopeSignalTapJTAG
27
案例:高频交易系统
FPGA 加速订单处理、行情解析、风险控制
高频交易订单风控
28
案例:自动驾驶网络
TSN 与确定性通信、传感器数据融合
自动驾驶TSN传感器
29
案例:云游戏与实时视频
UDP 优化、FEC、硬件编码
云游戏FEC硬件编码
30
未来趋势
CXL、光互连、存算一体、6G 网络切片
CXL光互连6G