CN101257457A - 网络处理器复制报文的方法和网络处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络处理器复制报文的方法和网络处理器，属于通信领域。所述方法包括：接收到报文后，将所述报文写入外部存储器；确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头；发送所述报文的封装头，然后读取并发送所述报文的报文载荷；发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述报文的报文载荷。所述网络处理器包括：接收单元、处理单元和发送单元。本发明通过两次发送封装头和报文载荷，实现了复制报文的目的，同时，在处理报文期间没有进行内存的复制，也没有申请新的资源块，提高了复制报文的性能，进而增强了网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

Description

网络处理器复制报文的方法和网络处理器

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种网络处理器复制报文的方法和网络处理器。

背景技术

随着通讯网络的不断发展，对网络设备的转发能力提出了很大的要求。目前几乎所用的位于接入层和汇聚层的网络设备都采用性能强大的专用芯片——NP(Network Processor，网络处理器)作为报文转发的核心单元。网络处理器与通用CPU(Central Processing Unit，中央处理器)相比，具有多核心，拥有协处理单元，编程灵活等特点，应用于通信领域的各种任务，比如包处理、协议分析、路由查找、声音/数据的汇聚、防火墙和QOS(Quality ofService，服务质量)等。

在强调网络性能提升的同时，业界提出了网络可运营、可管理的理念，并不断深化。而报文的复制功能是实现“可管理”理念的一个重要手段。例如端口镜像、合法监听等功能，都需要复制报文，原始报文作原有的处理，而复制出来的报文根据配置转发到指定的位置。除了端口镜像、合法监听两个应用涉及到报文复制外，组播等业务也存在复制报文的需求。

网络设备中负责报文复制的模块可以是网路处理器，或专用芯片。下面分别介绍网络处理器和专用芯片复制报文的实现方法：

1)网络处理器进行报文复制

目前，由网络处理器完成报文的复制多是采用内存搬移(复制)的方法，该方法中的网络处理器根据主机的配置，“截获”要复制的报文后，读取存储在外部内存(如DRAM(Dynamic RandomAccess Memory，动态随机存取存储器))中原始的报文，再将报文回写到外部内存的另一块空间，并为新的报文空间创建资源块，完成报文的复制。在此之后的流程，如路由、报文的封装，网络处理器都将原始报文和复制后的报文作为两份独立的报文进行处理。

2)专用芯片进行报文复制

采用专用芯片进行报文复制时，不需要网络处理器进行报文的复制，网络处理器只要在给需要复制的报文打上标志，送到NP外部的专用芯片，由外部专用芯片完成报文的复制。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

网络处理器在网络设备中负责报文的高速转发，在目前要求达到10G以上的转发性能要求下，对外部存储器的访问频率有严格的限制。频繁读写外存会大大降低网络处理器的性能。对外部存储器的访问是网络处理器转发报文的性能瓶颈；而采用内存搬移的方法实现报文的复制，不可避免的要对外部低速内存进行读写。同时由于网络处理器内部寄存器大小的限制，对于一个报文的复制通常要进行多次的搬移，降低了报文复制的性能，也降低了原始报文和其他不要求进行复制的报文的处理性能，进而影响网络处理器对所承载各项业务的转发能力；

采用外部专用芯片进行报文复制的方法，增加了硬件的成本；同时，单板复杂性的增加，特别是硬件结构的复杂化，增加了出错的概率和不稳定性，进而影响了报文复制的性能和网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

发明内容

为了提高报文复制的性能和网络处理器对所承载各项业务的转发能力，本发明实施例提供了一种网络处理器复制报文的方法和网络处理器。所述技术方案如下：

一种网络处理器复制报文的方法，所述方法包括：

接收到报文后，将所述报文写入外部存储器；

根据本地配置的业务确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头；

发送所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；

发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷。

一种网络处理器，所述网络处理器包括：

接收单元，用于接收报文，将所述报文写入外部存储器；

处理单元，用于根据本地配置的业务确认所述报文是否需要复制；

发送单元，用于所述处理单元确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头；发送所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；以及发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

通过先发送原始报文的封装头和报文载荷，然后发送复制报文的封装头和报文载荷，实现了复制报文的目的，同时，在处理报文期间没有进行内存的复制，也没有申请新的资源块，提高了复制报文的性能，也节省了存储空间，进而增强了网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的网络处理器复制报文的方法流程图；

图2是本发明实施例1提供的网络处理器的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的网络处理器的结构示意图；

图4是本发明实施例2提供的网络处理器的具体结构示意图；

图5是本发明实施例2提供的另一种网络处理器的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例通过一次发送报文后，保留外部存储器中的报文资源，再次发送该报文的方式实现了复制报文的目的，提高了报文复制的性能，以及网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种网络处理器复制报文的方法，该方法包括：

步骤101：接收到报文后，将报文写入外部存储器；

步骤102：根据本地配置的业务确认报文需要复制时，生成该报文的封装头和该报文的复制报文的封装头；

其中，封装头根据复制业务的设计生成，比如组播复制时，封装头就是各个组播节点的MAC(Media Access Control，媒体接入控制)地址和VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)信息；

步骤103：发送该报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中的该报文的报文载荷；

步骤104：发送复制报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；

其中，步骤103和步骤104的先后顺序可以替换，不限于上述顺序。外部存储器是一个低速存储器，例如：DRAM。

完成报文的发送后，释放外部存储器中该报文占用的资源。

参见图2提供的网络处理器，包括接收单元、处理单元和发送单元，以及高速缓存传递报文信息和参数的内部高速缓存，下面以该网络处理器为例具体说明报文的处理过程：

1)接收单元接收到报文后，将报文写入外部存储器，并将处理报文的描述信息写入内部高速缓存；

其中，描述信息包括报文在外存(通常是低速DRAM)中的存储位置、报文的大小，偏移等信息；这些信息在接收单元、处理单元和发送单元处理报文的过程中被不断收集，存储在内部高速缓存中，传递给后续单元使用；

2)处理单元根据本地配置的业务判断该报文是否需要复制，如果是，在内部高速缓存的报文的描述信息中写入复制标识，将该报文的处理参数和该报文的复制报文的处理参数写入内部高速缓存；否则，只将该报文的处理参数写入内部高速缓存；

其中，处理参数可以包括要求进行处理的业务、路由的信息、ACL(Access Control List，访问控制表)信息、报文封装的信息等内容。

通常情况下(普通的IP转发)，处理单元需要将外部存储器中原有的报文头去掉，去掉原有的报文头只需要通过设置发送控制器的报文偏移完成，不需要读写外部存储器。

3)发送单元根据内部高速缓存中的报文描述信息确认该报文是否需要复制，即描述信息中如果有复制标识，则该报文需要复制，如果描述信息中没有复制标识，则该报文不需要复制；

4)如果该报文需要复制，发送单元根据报文的描述信息和报文的处理参数生成报文的封装头，根据复制报文的处理参数生成复制报文的封装头，接着将该报文的封装头写入发送缓存中进行发送，然后通过设置寄存器中的参数读取并发送外部存储器中的该报文的报文载荷，并保留外部存储器中该报文占用的资源，接着将复制报文的封装头写入发送缓存中进行发送，然后通过设置寄存器中的参数读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；复制报文发送完成后，释放该报文在外部存储器和内部高速缓存中占用的资源；

当该报文需要复制多个时，发送单元将会生成该报文的多个复制报文的封装头；然后逐次发送复制报文，即：先发送多个复制报文的封装头中的第一个封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；接着发送多个复制报文的封装头中的下一个封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；直到多个复制报文的封装头全部完成发送后，再释放该报文在外部存储器和内部高速缓存中占用的资源。

5)如果该报文不需要复制，发送单元根据报文的描述信息和报文的处理参数生成报文的封装头，接着将该报文的封装头写入发送缓存中进行发送，然后通过设置寄存器中的参数读取并发送外部存储器中的该报文的报文载荷，并释放该报文在外部存储器和内部高速缓存中占用的资源。

上述网络处理器对普通报文进行处理时，通过内部高速缓存存储并传递的是当前处理报文的描述信息和与之转发相关的参数，这些参数在报文处理的过程中不断收集并逐级使用，最终获取的是报文新的封装头。这个封装头可能是报文的二层头，也可能是传递给下游器件使用的内部帧头。将这个新的封装头写入发送缓存，并通过对寄存器的设置由硬件自动完成报文头和报文载荷的先后发送，最后回收寄存器等各项资源。

由于网络处理器在转发报文时90％的处理结果是对原有二层信息的替换或添加一些帧头信息给下游芯片所用，很少涉及IP头及其载荷的更改，因此，本实施例通过发送缓存存放二层头或帧头，不需要将二层头或帧头回写外部存储器后再发送了，硬件根据配置首先从发送缓存中将二层头或帧头发送出去，然后再将外部存储器中的报文载荷接在后面发送，进而提高了报文发送时的性能。

同时，本实施例利用内部的高速缓存存放原始报文和复制报文的参数信息，并在发送报文时先将原始的封装头和报文载荷发送出去，然后将复制报文的封装头和报文载荷发送出去，达到复制报文的目的，本实施例在处理和发送报文的过程中都避免了对外部存储器中保存的数据的读取和搬移，外部存储器中不需要额外的存储空间保存复制报文，只需保存一份原始报文，增强了网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

实施例2

参见图3，本实施例提供了一种网络处理器，该网络处理器包括：

接收单元，用于接收报文，将该报文写入外部存储器；

处理单元，用于根据本地配置的业务确认该报文是否需要复制；

发送单元，用于处理单元确认该报文需要复制时，生成该报文的封装头和报文的复制报文的封装头；发送该报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中的该报文的报文载荷；以及发送复制报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷。

进一步地，参见图4，该网络处理器还包括：

内部高速缓存单元，用于缓存接收单元接收到的该报文的描述信息，以及接收单元和处理单元对该报文进行处理后的参数；

相应地，处理单元还用于确认该报文需要复制后，在内部高速缓存单元的报文的描述信息中写入复制标识，将该报文的处理参数和该报文的复制报文的处理参数写入内部高速缓存单元；

发送单元具体包括：

封装头生成子单元，用于根据内部高速缓存单元中的复制标识确认该报文需要复制后，根据报文的描述信息和报文的处理参数生成该报文的封装头，根据复制报文的处理参数生成复制报文的封装头；

发送子单元，用于发送封装头生成子单元生成的该报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中的报文的报文载荷；以及发送封装头生成子单元生成的复制报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中报文的报文载荷，释放外部存储器中报文占用的资源。

根据业务情况，如果一个报文需要复制的报文为多个时，参见图5，上述该网络处理器的处理单元具体用于根据本地配置的业务确认报文是否需要复制，以及确定复制报文的个数；

相应地，发送单元包括：

封装头生成子单元，用于处理单元确认报文需要复制，且需要复制多个时，生成该报文的封装头和该报文的多个复制报文的封装头；

原始报文发送子单元，用于发送封装头生成子单元生成的该报文的封装头，然后读取并发送外部存储器中的该报文的报文载荷；

复制报文发送子单元，用于发送多个复制报文的封装头中的第一个封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；接着发送多个复制报文的封装头中的下一个封装头，然后读取并发送外部存储器中该报文的报文载荷；直到多个复制报文的封装头全部完成发送；

资源释放子单元，用于复制报文发送子单元完成报文发送后，释放外部存储器中该报文占用的资源。

本实施例进行报文复制时，通过先发送原始报文的封装头和报文载荷，然后发送复制报文的封装头和报文载荷，实现了复制报文的目的；同时，将原始报文的处理信息和复制报文的处理信息写入内部高速缓存单元进行传递，访问内部高速缓存单元的效率远远高过对外部存储器的读写。本实施例的网络处理器在处理报文期间没有进行任何内存的复制，也没有申请新的资源块，提高了复制报文的性能，也节省了存储空间；进而增强了网络处理器对所承载各项业务的转发能力。

此外，在具体实现时，本发明实施例网络处理器复制报文的方法在执行完上述发送原始报文和复制报文的步骤即可实现复制报文的目的，并达成上述功效，因此上述实施例中所述最后一步，即“释放外部存储器中该报文占用的资源”，并不是本发明实施例方案中所必须执行的一步。相应地，如果本发明实施例网络处理器中没有对应的完成上述释放功能的单元也可以实现本发明目的，并达成上述功效。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种网络处理器复制报文的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收到报文后，将所述报文写入外部存储器；

根据本地配置的业务确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头；

发送所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；

发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷。

2.如权利要求1所述的网络处理器复制报文的方法，其特征在于，所述将所述报文写入外部存储器之后还包括：

接收单元将所述报文的描述信息写入内部高速缓存；

相应地，所述根据本地配置的业务确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头包括：

处理单元确认所述报文需要复制后，在所述内部高速缓存的所述报文的描述信息中写入复制标识，将所述报文的处理参数和所述报文的复制报文的处理参数写入所述内部高速缓存；

发送单元根据所述复制标识确认所述报文需要复制，根据所述报文的描述信息和所述报文的处理参数生成所述报文的封装头，根据所述复制报文的处理参数生成所述复制报文的封装头。

3.如权利要求2所述的网络处理器复制报文的方法，其特征在于，所述报文的描述信息包括：

所述报文在所述外部存储器中的存储位置、所述报文的大小或偏移信息；所述处理参数包括：路由信息、封装信息、ACL信息。

4.如权利要求1所述的网络处理器复制报文的方法，其特征在于，当所述报文需要复制多个时，所述生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头包括：

生成所述报文的封装头和所述报文的多个复制报文的封装头；

相应地，所述发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷包括：

发送所述多个复制报文的封装头中的第一个封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷；

发送所述多个复制报文的封装头中的下一个封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷；

直到所述多个复制报文的封装头全部完成发送。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的网络处理器复制报文的方法，其特征在于，该方法还包括：在发送完所述报文和复制报文之后，释放所述外部存储器中所述报文占用的资源。

6.一种网络处理器，其特征在于，所述网络处理器包括：

接收单元，用于接收报文，将所述报文写入外部存储器；

处理单元，用于根据本地配置的业务确认所述报文是否需要复制；

发送单元，用于所述处理单元确认所述报文需要复制时，生成所述报文的封装头和所述报文的复制报文的封装头；发送所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；以及发送所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷。

7.如权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述网络处理器还包括：

内部高速缓存单元，用于缓存所述接收单元接收到的报文的描述信息，以及所述接收单元和所述处理单元对所述报文进行处理后的参数；

相应地，所述处理单元还用于确认所述报文需要复制后，在所述内部高速缓存单元的所述报文的描述信息中写入复制标识，将所述报文的处理参数和所述报文的复制报文的处理参数写入所述内部高速缓存单元；

所述发送单元具体包括：

封装头生成子单元，用于根据所述内部高速缓存单元中的复制标识确认所述报文需要复制后，根据所述报文的描述信息和所述报文的处理参数生成所述报文的封装头，根据所述复制报文的处理参数生成所述复制报文的封装头；

发送子单元，用于发送所述封装头生成子单元生成的所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；以及发送所述封装头生成子单元生成的所述复制报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷，释放所述外部存储器中所述报文占用的资源。

8.如权利要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述处理单元具体用于根据本地配置的业务确认所述报文是否需要复制，以及确定复制报文的个数；

相应地，所述发送单元包括：

封装头生成子单元，用于所述处理单元确认所述报文需要复制，且需要复制多个时，生成所述报文的封装头和所述报文的多个复制报文的封装头；

原始报文发送子单元，用于发送所述封装头生成子单元生成的所述报文的封装头，然后读取并发送所述外部存储器中的所述报文的报文载荷；

复制报文发送子单元，用于发送所述多个复制报文的封装头中的第一个封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷；接着发送所述多个复制报文的封装头中的下一个封装头，然后读取并发送所述外部存储器中所述报文的报文载荷；直到所述多个复制报文的封装头全部完成发送；

资源释放子单元，用于所述复制报文发送子单元完成报文发送后，释放所述外部存储器中所述报文占用的资源。

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