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基于CUDA的正则表达式匹配系统的设计与实现

作　者: 陈伟民
导　师: 刘威
学　校: 华中科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 网络内容管理字符串匹配 CUDA 正则表达式模式匹配
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 30次
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内容摘要

随着网络对大众生活影响力的显著提升,加强网络内容管理对建设健康和谐的网络环境起到了至关重要的作用。字符串匹配是实现网络内容管理的关键技术之一。在众多字符串匹配实现方案中,正则表达式由于表达能力强,使用简单、扩展性好等因素而得到了广泛应用。然而,正则表达式一般多采用软件实现,随着网络带宽的不断提升,其处理性能越来越成为制约相关应用发展的瓶颈;而在特定硬件平台如:FPGA和ASIC等平台上实现的匹配系统软硬件协同代价高、可延展性差,也不能有效满足网络内容管理的需要。因此,寻找一种融合性能及灵活性的高速字符串匹配方法成为业界广泛关注的问题。本文提出的基于CUDA平台的正则表达式匹配系统很好地解决了匹配性能和扩展性问题,同时软硬件协同工作代价低,是实现网络内容管理的更具有现实意义的解决方案。本文主要工作包括:①将整个匹配任务划分为串行和并行部分,然后用CUDA提供的类C和CUDA API将并行部分代码移植到GPU上。②研究了一种适合于GPU移植的并行模式匹配算法,并实现了该算法。该算法一方面利用GPU多线程并行处理隐藏访存延迟,另一方面利用GPU强大的并行计算能力加速模式匹配过程,显著地提高了匹配系统的性能和效率。③在CPU端对待匹配文件进行分割处理,使每个线程负载均衡。经过测试,基于CUDA的正则表达式匹配系统相对于正则表达式库有很大的性能提升。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
缩略语  8-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景与意义  9-10
  1.2 课题来源及研究内容  10-11
  1.3 研究现状和发展趋势  11-12
  1.4 本文组织结构  12-13
2 相关理论和技术  13-19
  2.1 正则表达式及相关理论  13-15
  2.2 CUDA 编程平台  15-18
  2.3 本章小结  18-19
3 匹配系统的设计  19-30
  3.1 系统需求分析  19-21
  3.2 系统设计  21-23
  3.3 模块设计  23-29
  3.4 本章小结  29-30
4 匹配系统的实现  30-50
  4.1 预处理模块的实现  30-36
  4.2 模式匹配模块的实现  36-42
  4.3 结果处理模块的实现  42-44
  4.4 匹配系统的测试  44-49
  4.5 本章小结  49-50
5 总结与展望  50-52
  5.1 论文总结  50
  5.2 研究展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-55

基于CUDA的正则表达式匹配系统的设计与实现

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