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計算機網路素材圖片

發布時間: 2024-12-24 18:55:48

1. 校園網路的拓撲結構圖

結構圖如下:

由網路節點設備和通信介質構成的網路結構圖。網路拓撲定義了各種計算機、列印機、網路設備和其他設備的連接方式。換句話說,網路拓撲描述了線纜和網路設備的布局以及數據傳輸時所採用的路徑。網路拓撲會在很大程度上影響網路如何工作。

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星型網路拓撲結構的一種擴充便是星行樹,如左圖所示。每個Hub與端用戶的連接仍為星型,Hub的級連而形成樹。然而,應當指出,Hub級連的個數是有限制的,並隨廠商的不同而有變化。

樹型結構是分級的集中控制式網路,與星型相比,它的通信線路總長度短,成本較低,節點易於擴充,尋找路徑比較方便,但除了葉節點及其相連的線路外,任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。

適用場合:只適用於低速、不用阻抗控制的信號,比如在沒有電源層的情況下,電源的布線就可以採用這種拓撲。

2. 計算機網路之RDMA技術(七)Queue Pair

姓名:周肇星;學號:22011110028;學院:通信工程學院

部分素材取自 https://zhuanlan.hu.com/p/195757767

【嵌牛導讀】RDMA技術全稱遠程直接數據存取,就是為了解決網路傳輸中伺服器端數據處理的延遲而產生的。RDMA通過網路把資料直接傳入計算機的存儲區,將數據從一個系統快速移動到遠程系統存儲器中,而不對操作系統造成任何影響,這樣就不需要用到多少計算機的處理功能。它消除了外部存儲器復制和上下文切換的開銷,因而能解放內存帶寬和CPU周期用於改進應用系統性能。本專題將針對RDMA技術進行介紹!

【嵌牛鼻子】計算機網路,高性能網路,RDMA

【嵌牛提問】讀完本文,對RDMA技術的QP概念有所認識了嗎?

【嵌牛正文】

InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.2.1, Page 98【QP與相關元素的概念】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.5.1, Page 108【QP與相關元素的概念】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.5.10, Page 117【QPN、QP0、QP1的概述】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.7.5.1, Page 137【SMI使用QP0】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.7.5.2, Page 138【GSI使用QP1】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.8, Page 139【QP包含SQ與RQ】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.8, Page 139【通道適配器對WQE的處理與數據的收發】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.9, Page 143【GSI模型具體描述】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.9.4, Page 145【QP0限定為無連接的數據報服務類型】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.9.5, Page 147【QP1限定為無連接的數據報服務類型】
InfiniBand specification R1.3, Chapter3, 3.9.5.1, Page 147【允許QP1重定向的原因與機制】

根據IB協議中的描述,QP是硬體和軟體之間的一個虛擬介面。QP由一個發送隊列SQ與接收隊列RQ組成,SQ與RQ均是隊列結構,按順序存儲著軟體給硬體下發的任務(WQE),WQE中包含從哪裡取出多長的數據,並且發送給哪個目的地等等信息

通道適配器硬體接收到WQE後,讀取WQE、並解析其中的命令,驗證WQE的虛擬地址,將其轉換為物理地址,並訪問對應的數據。數據可通過一個或切分成多個數據包被傳輸出去,通道適配器為每個數據包添加一個傳輸頭,如果目標位於其它子網上,則再添加上網路頭部,隨後添加本地路由頭、並計算效驗和

當數據到達目的節點時,驗證校驗和後,傳輸頭指出了目標QP,通道適配器通過該QP的QP Context檢查數據包是否來自正確的源端。對於SEND操作,QP從其接收隊列中取出WQE,從中檢索接收緩存區的虛擬地址、並轉換成接收物理地址,將數據寫入相應的位置,如果這不是消息的最後一個包,QP則在其QP Context中保存當前寫的位置,並等待下一個包,然後繼續寫入緩存區,直至接收到最後一個包,然後該接收WQE退役,並向源端發送ACK確認

當發起者收到確認時,它會在CQ上創建一個CQE,並將WQE從發送隊列中退出。一個QP可以在任何時候有多個未完成的消息,但接收端總是按照發送的順序進行確認,因此WQE會按發送的順序退役

對於可靠的服務類型,如果QP檢測到一個或多個丟失的數據包,它會向發送者發送一條NAK消息指示其下一個預期的序列號。然後發起者可以從預期的數據包開始重新發送

每個QP間都是獨立的,彼此通過PD隔離,因此一個QP可以被視為某個用戶獨占的一種資源,一個用戶也可以同時使用多個QP

QP有很多種服務類型,包括RC、UD、RD和UC等,所有的源QP和目的QP必須為同一種類型才能進行數據交互

雖然IB協議將QP稱為「虛擬介面」,但是它是有實體的:

QP Number簡稱為QPN,就是每個QP的編號。IB協議中規定用24個bit來表示QPN,即每個節點最大可以同時使用2^24個QP,每個節點都各自維護著QPN的集合,由通道適配器分配,相互之間是獨立的,即QPN編號在各節點內唯一、不同的節點上可以存在編號相同的QP

編號為0的QP用於子網管理介面SMI(Subnet Management Interface),用於管理子網中的全部節點

子網管理器使用通過QP0發送、接收被稱為子網管理報文SMP(Subnet Management Packet)的特殊類型的MAD(Management Datagram)報文(並僅發送接收SMP,其餘數據無效)

並且QP0被永久配置為不可靠的數據報的服務類型

編號為1的QP用於通用服務介面GSI(General Service Interface)

GSI使用QP1進行初始通信,但允許對特定類的流量重定向到特權QP上,這是因為所有管理類數據包都進入同一隊列,將導致瓶頸問題、線頭阻塞現象,因此設計了重定向到其它QP的機制。當通道適配器接收到QP1上的GMP報文時,它可能會響應為一個指示新埠和QP的重定向響應,然後發起者將請求重新發送到新地址,並將該地址用於同一管理類的所有後續請求

並且QP1被永久配置為不可靠的數據報的服務類型,QP1上僅能收發MAD數據包

通用服務代理GSA(General Service Agents)是由許多管理服務代理組合而成,通用服務GA(General Service)使用稱為通用管理報文GMP(General Service Packet)的報文,該報文是一種特殊的MAD報文

GSA中最出名的就是CM(Communication Management),是一種在通信雙方節點正式建立連接之前用來交換必須信息的一種方式

QPC全稱是Queue Pair Context,用於存儲QP相關屬性

QP在硬體上的實體只是一段存儲空間而已,硬體除了知道這段空間的起始地址和大小之外一無所知,甚至連這個QP服務類型都不知道。還有很多其他的重要信息,比如某個QP中包含了若干個WQE,硬體怎麼知道有多少個,當前應該處理第幾個呢?

所以就需要軟體通過操作系統提前申請好一大片連續的空間,即QPC來承載這些信息給硬體看。網卡及其配套的驅動程序提前約定好了QPC中都有哪些內容,這些內容分別占據多少空間,按照什麼順序存放。這樣驅動和硬體就可以通過通過QPC這段空間來讀寫QP的狀態等等信息

如上圖所示,硬體其實只需要知道QPC的地址0x12350000就可以了,因為它可以解析QPC的內容,從而得知QP的位置,QP序號,QP大小等等信息。進而就能找到QP,知道應該取第幾個WQE去處理。不同的廠商可能實現有些差異,但是大致的原理就是這樣

四種操作都有配套的Verbs介面,類似於ibv_create_qp()這種形式,編寫APP時直接調用就可以了

創建一個QP的軟硬體資源,包含QP本身以及QPC。用戶創建時會寫傳入一系列的初始化屬性,包含該QP的服務類型,可以儲存的WQE數量等信息

釋放一個QP的全部軟硬體資源,包含QP本身及QPC。銷毀QP後,用戶將無法通過QPN索引到這個QP

修改一個QP的某些屬性,比如QP的狀態,路徑的MTU等等。這個修改過程既包括軟體數據結構的修改,也包括對QPC的修改

查詢一個QP當前的狀態和一些屬性,查詢到的數據來源於驅動以及QPC的內容

在行為上都是軟體向QP中填寫一個WQE(對應用層來說叫WR),請求硬體執行一個動作。所以這兩種行為都叫做「Post XXX Request」的形式,即下發XXX請求

Post Send本身不是指這個WQE的操作類型是Send,而是表示這個WQE屬於通信發起方。這個流程中填寫到QP中的WQE/WR可以是Send操作,RDMA Write操作以及RDMA Read操作等

用戶需要提前准備好數據緩沖區、目的地址等信息,然後調用介面將WR傳給驅動,驅動再把WQE填寫到QP中

Post Recv的使用場景就相對比較少了,一般只在Send-Recv操作的接收端執行,接收端需要提前准備好接收數據的緩沖區,並將緩沖區地址等信息以WQE的形式告知硬體

3. 怎樣獲取多媒體素材

多媒體課件素材,大致可以分為文本、圖形、圖像、音頻(聲音)、視頻、動畫等幾種主要形式。
一 文本素材的獲取與處理
文本素材通常以文件文本保存,常見格式有: txt文件、doc文件、rtf文件、wps文件和 pdf文件等。
文件的輸入通常使用鍵盤,也可手寫輸入等。
通常文本素材來源於所學的教材與資料、網站等。
一般情況下,網頁文本內容可以選擇直接復制下來,或者直接保存為網頁文件或者文本文件。
特殊字體或藝術字可以用抓圖工具抓取後進行圖片化處理後再使用。
二 圖形圖像素材的獲取與處理
圖形圖像素材的格式一般為: .jpg、.bmp、.gif、.tiff、.png等,目前採集圖形圖像素材的方法非常多,概括起來主要有以下七種:
1.屏幕捕捉或屏幕硬拷貝
利用 HYPERSNAP或者 Snagit等屏幕截取軟體,可以捕捉當前屏幕上顯示的任何內容。也可以使用 Windows提供的 ALT+PRINTSCREEN,直接將當前活動窗口顯示的畫面置入剪貼板中。
2.掃描輸入
這是一種常用的圖像採集方法。如果我們希望把教材或其他書籍中的一些插圖放在多媒體課件中,可以通過彩色掃描儀將圖掃描轉換成計算機數字圖像文件,對這些圖像文件,還要使用 Photoshop進行一些諸如顏色、亮度、對比度、清晰度、幅面大小等方面的調整,以彌補掃描時留下的缺陷。
3.使用數碼相機
隨著數碼照相機的不斷發展,數字攝影是近年來廣泛使用的一種圖像採集手段,數字照相機拍攝下來的圖像是數字圖像,它被保存到照相機的內存儲器晶元中,然後通過計算機的通訊介面將數據傳送到多媒體計算機上,再在計算機中使用 Photoshop、 isee等軟體進行處理之後應用到我們製作的多媒體軟體。使用這種方法可以方便、快速地製作出實際物體例如旅遊景點、實驗儀器器具、人物等的數字圖像,然後插入到多媒體課件中。
4.視頻幀捕捉
利用超級解霸、金山影霸等視頻播放軟體,可以將屏幕上顯示的視頻圖像進行單幀捕捉,變成靜止的圖形存儲起來。(鏈接到豪傑解霸截屏頁面)如果電腦已裝有圖像捕捉卡,我們可以利用它採集視頻圖像的某一幀而得到數字圖像,這種方法常用在當需要把其他多媒體課件中的視頻截取出來用在我們製作的多媒體軟體中。這種方法簡單靈活,但產生的圖像質量一般難以與掃描質量相比。
5.光碟採集
目前很多公司、出版社製作了大量的分類圖像素材庫光碟,例如,各種植物圖片庫、動物圖片庫、辦公用品圖片庫等,光碟中的圖片清晰度高、製作精良,而且同一幅圖還以多種格式存儲,這些光碟可以在書店等處買到,從素材庫光碟中選擇所需要的圖像是一條捷徑。
6.網上下載或網上圖片庫
網路中提供了各種各樣非常豐富的資源,特別是圖像資源。對於網頁上的圖像,我們可以通過把滑鼠放在所需的圖片上按右鍵在彈出的菜單中選擇另存圖片選項把網頁上的圖片下載存儲在本地機中使用;而對於有些提供了素材庫的網站,都提供了圖片下載工具我們便可以直接把素材庫中的圖像素材下載到本地機中使用。
7.使用專門的圖形圖像製作工具
對於那些我們確實無法通過上述方法獲得的圖形素材,就不得不使用繪圖軟體來製作。常用的有 FreeHand、Illustrator、 Careldraw等,這些軟體中都提供了強大的繪制圖形的工具、著色工具、特效功能(濾鏡)等,可以使用這些工具製作出我們所需要的圖像。
三 音頻素材的獲取和處理
課件中的音頻,一般為背景音樂和效果音樂,其格式多為 WAV、SWA、MIDI、MP3、CD等幾種形式。
音頻的獲取途徑,一是素材光碟;二是資源庫;三是網上查找;四是從 CD、VCD中獲取;五是從現有的錄音帶中獲取;六是從課件中獲取。
對於音頻的處理,可以有很多種方法,這里介紹幾種實用的操作方法:(1)用系統自帶的錄音機編輯聲音文件;(2)用超級解霸軟體的超級音頻解霸編輯聲音文件;(3)用其他的音頻轉換軟體編輯聲音文件。
四 視頻素材的獲取和處理
視頻素材的格式一般為: .wmv、.avi、.mpg、.rm、.flv等。
視頻素材的獲取主要是從資源庫、電子書籍、課件及錄像片、 VCD、DVD片中獲取,從網上也能找到視頻文件。資源庫、電子書籍中的視頻資料可以直接調用,課件中的視頻文件一般也放在 exe文件之外,不會和 exe打包在一起,也可直接調用。錄像片中的資料可用採集卡進行採集,若無此設備,可在 VCD製作店進行加工,把錄像資料轉變為 MPGE格式或 AVI格式,刻錄後進行使用。 VCD可直接用超級解霸處理,但要注意, DVD格式(MPGE4)在 Authorware中無法直接使用,要安裝 MPGE4轉換軟體,轉換格式後才可以正常使用。
總之,素材的收集與處理,要運用多個軟體多種形式。其軟體與方法,不一定非用哪個不可,要根據具體的情況、具體的環境來決定如何處理,以求用最經濟最方便的方法取得最好的效果。