CN101598967A

CN101598967A - 多核防火墙单板及其运行方法

Info

Publication number: CN101598967A
Application number: CNA2009101083829A
Authority: CN
Inventors: 韩辉
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2009-12-09

Abstract

本发明涉及一种多核防火墙单板，包括预测统计模块、多核CPU控制模块和多核CPU处理模块；所述预测统计模块用于预先统计当前网络数据流量；所述多核CPU控制模块用于根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。还涉及一种多核防火墙单板的运行方法，包括如下步骤：首先，将多核防火墙单板在通信网络中运行一段时间，通过预测统计模块预先统计出该段时间内的网络数据流量；然后，多核CPU控制模块根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。本发明通过根据网络数据流量来调整CPU处理模块中各CPU核的状态而达到节能环保的效果。

Description

多核防火墙单板及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种多核防火墙单板及其运行方法。

背景技术

通讯设备的能耗问题已经引起世界各国的高度关注。目前，作为通讯设备中的多核防火墙单板是基于G产品的FIREWALL插板将交换机的转发和业务的处理有机融合在一起，实现交换机在高性能数据转发的同时，能够根据组网的特点处理安全业务，实现安全防护和监控。从结构上来说，现有的多核防火墙主要包括多核CPU处理模块，该多核CPU处理模块是通过将多个CPU核集成在一个芯片上，内部通过特殊的总线连接而成的。当将现有的多核防火墙单板运行在通讯网络中时，不管当前网络数据流量是大还是小，多核CPU处理模块中的各CPU核均处于运行工作状态，因而，每一CPU核总是同时消耗掉较多的电能，因而多核CPU处理模块总耗能相当大。为了节能，现有的多核防火墙单板还有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种节能环保的多核防火墙单板。为此，还提供一种节能环保的多核防火墙单板的运行方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多核防火墙单板，包括预测统计模块、多核CPU控制模块和多核CPU处理模块；所述预测统计模块用于预先统计一段时间网络数据流量；所述多核CPU控制模块用于根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

一种多核防火墙单板的运行方法，包括如下步骤：

首先，将多核防火墙单板在通信网络中运行一段时间，通过预测统计模块预先统计出该段时间内的网络数据流量；

然后，多核CPU控制模块根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

本发明的有益效果是：在现有的多核防火墙单板上增设了预测统计模块和多核CPU控制模块，多核CPU控制模块根据预测统计模块预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态配置。也就是说，多核CPU处理模块中各CPU核的状态如何，即处于工作状态还是处于非工作状态，是取决于网络数据流量的。当网络数据流量大时，多核CPU处理模块中处于工作状态的CPU核的个数相对多些，而处于非工作状态的CPU核的个数相对少些；当网络数据流量小时，多核CPU处理模块中处于工作状态的CPU核的个数相对少些，而处于非工作状态的CPU核的个数相对多些；这样不但避免了现有技术的多核防火墙单板不管网络数据流量情况如何，其中的多核CPU处理模块中各CPU核均处于工作状态的现象，而且尽可能地保证了本发明处理网络数据流量的能力。由于CPU核处于工作状态时，其耗电量较多，CPU核处于非工作状态时，其耗电量较少。因此，本发明多核防火墙单板及其运行运行方法降低了能耗，达到了节能环保的效果。

附图说明

图1为本发明一种实施方式多核防火墙单板的基本示意图；

图2为本发明一种实施方式多核防火墙单板的具体示意图；

图3为本发明一种实施方式多核防火墙单板的运行方法基本流程图；

图4为本发明一种实施方式多核防火墙单板的运行方法的具体流程图；

图5为本发明一种实施方式中的预测统计模块统计出的网络数据流量的一种特性图；

图6为本发明一种实施方式中的多核CPU处理模块及其处理数据流量的架构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种多核防火墙单板，包括预测统计模块1、多核CPU控制模块2和多核CPU处理模块3；其中，预测统计模块1用于预先统计一段时间网络数据流量；多核CPU控制模块2用于根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块3中各CPU核的状态。

如图2所示，本实施方式还包括记录参数模块4，记录参数模块4用于记录多核CPU处理模块运行的参数信息；多核CPU控制模块还用于根据参数信息来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。具体地说，在本实施方式中，在多核CPU处理模块中各CPU核的状态调整基于预先统计的网络数据流量而被调整的情况下，记录参数模块4记录当前时刻多核CPU处理模块所生成的丢包率信息；在这种情况下，多核CPU控制模块根据丢包率信息来调整多核CPU处理模块中CPU核的状态。

本实施方式多核防火墙单板是在Linux操作系统下运行工作的，其中的多核CPU处理模块中的CPU核的状态有两种：一种是CPU核处于工作状态，处理网络数据，这种情况下，CPU核耗电量相对较多；另一种是CPU核处于深度睡眠状态，不处理网络数据，这种情况下，CPU核耗电量相对较少。在Linux操作系统中，多核CPU控制模块通过调用Linux中的sleep函数来使CPU核从工作状态进入深度睡眠状态，也可以使CPU核从深度睡眠状态进入工作状态，因此，这里所说的sleep函数相当于CPU核的工作状态和深度睡眠状态之间的转换开关。

如图3所示，本实施方式的多核防火墙单板的运行方法，包括如下步骤：

步骤S1：预测统计网络数据流量，即将多核防火墙单板在通信网络中运行一段时间，通过预测统计模块预先统计出该段时间内的网络数据流量。

步骤S2：调整多核CPU处理模块运行配置，即多核CPU控制模块根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

如图4所示，上述运行方法还包括如下步骤：

步骤S3：参数信息统计，即利用记录参数模块记录多核CPU处理模块运行的参数信息。

步骤S4：调整多核CPU处理模块运行配置，即多核CPU控制模块根据参数信息来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。本实施方式中，在多核CPU处理模块中各CPU核的状态调整基于预先统计的网络数据流量而被调整，由于当前的网络数据流量与预先统计的网络数据流量可能会存在数据误差，当前的网络数据流量大于预先统计的网络数据流量，多核CPU处理模块接收网络数据流量时，有可能会使部分数据包丢失，因此，通过记录参数模块记录当前时刻多核CPU处理模块所生成的丢包率信息；在这种情况下，多核CPU控制模块根据丢包率信息来进一步调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态，该步骤S3和步骤S4为动态循环进行，目的是尽量保证不丢掉网络数据流量。

在本实施方式多核防火墙单板运行方法中，CPU核的状态包括工作状态或者深度睡眠状态。对于采用Linux操作系统的多核防火墙单板，多核CPU控制模块通过sleep函数控制CPU核处于深度睡眠状态或工作状态，也即，使CPU核从工作状态进入深度睡眠状态，也可以使CPU核从深度睡眠状态进入工作状态。

本实施方式通过多核CPU控制模块根据预测统计模块预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态配置。多核CPU处理模块中各CPU核的状态如何，即处于工作状态还是处于深度睡眠状态，是取决于网络数据流量的。当网络数据流量大时，多核CPU处理模块中处于工作状态的CPU核的个数相对多些，而处于深度睡眠状态的CPU核的个数相对少些；当网络数据流量小时，多核CPU处理模块中处于工作状态的CPU核的个数相对少些，而处于深度睡眠状态的CPU核的个数相对多些，从而避免了现有技术的多核防火墙单板不管网络数据流量情况如何，其中的多核CPU处理模块中各CPU核均处于工作状态的现象，由于CPU核处于工作状态时，其耗电量较多，CPU核处于非工作状态时，其耗电量较少。因此，本发明多核防火墙单板及其运行运行方法降低了能耗，达到了节能环保的效果。

下面以具体的例子对本实施方式的多核防火墙单板结合其运行方法作详细的说明。

首先，将多核防火墙单板在通讯运营网络下运行一段时间，该时间段以小时为单位来计算，当然在其它实施例中，该时间段可以以天或周为单位来统计，在该时间段内多核CPU控制模块处于默认模式，即多核CPU控制模块中各CPU核均处于工作状态。预测统计模块统计出该段时间的网络数据流量，实际上是通过在单板的SP14口收包函数计数来实现对收到的数据包的统计，根据每分钟得到的数据包来相应地统计出每分钟收到的数据包，把这些每分钟的统计数据包按每分钟的频率写到文件中，得到如图5所示的以小时为单位的网络数据流量特性图。从图5中可以直观地看出，数据流量在凌晨0-4点时，数据流量基本小于1G，在凌晨4点之后呈逐渐攀升状态，直至次日20时达到峰值，在次日20时之后开始回落。根据此数据流量，利用多核CPU控制模块来调控多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

如图6所示，该多核CPU处理模块包括8个CPU核，每个CPU核都有一个消息接收站，每个消息接收站都有一个消息接收队列，每个消息接收队列都有256个接收消息的缓存，这256个缓存可以分配到8个哈希桶中，消息接收站之间按照哈希桶中的缓存数来决定收取数据包的数量。

在预测统计阶段，每个CPU核的哈希桶都为默认的8个哈希桶，每个哈希桶里面有32个接收消息的缓存。也就是说，网络数据流量均匀地在8个CPU核之间分配，即CPU处理模块中的8个CPU核均处于工作状态，这样处理最高网络数据流量可以达到10G。

在调整多核CPU处理模块运行配置阶段，通过防火墙单板在通讯网络中运营一段时间，得到了网络数据流量特性的基本数据之后，利用多核CPU控制模块按照网络数据流量来相应调整多核CPU处理模块中各CPU核的收包数量，也即调整开启多核CPU处理模块中所需运行工作的CPU核的数量。如图5所示，当网络数据流量的统计值超过5G的时段(9-20时)，多核CPU控制模块将多核CPU处理模块调整在默认模式，也就是说，在默认模式下，开启运行了多核CPU处理模块中的8个CPU核，用这8个CPU核处理5G至10G的数据流量；当网络数据流量的统计值低于1G的时段(0-4时)，多核CPU控制模块仅开启运行多核CPU处理模块中的1个CPU核，用这1个CPU核处理低于1G的数据流量，并将其余7个CPU核控制在深度睡眠状态；当网络数据流量的统计值在1G至5G之间的时段(4-9时、20-24时)，多核CPU控制模块开启运行多核CPU核中的4个CPU核，用这4个CPU核处理1G至5G之间的数据流量，并将其余4个勿需运行的CPU核控制在深度睡眠状态。上述的多核CPU控制模块调整多核CPU处理模块各CPU核状态的规则是基于经验总结的，在其它的实施例中，多核CPU控制模块调整多核CPU处理模块各CPU核状态还可以采用其它规则，例如，工作状态的CPU核个数＝((网络数据流量/单个CPU核处理数据流量能力)+1)。

本实施例中，当多核CPU处理模块中各CPU核的状态调整基于预先统计的网络数据流量而被调整后，由于当前的网络数据流量与预先统计的网络数据流量可能会存在数据误差，当前的网络数据流量大于预先统计的网络数据流量，多核CPU处理模块接收网络数据流量时，有可能会使部分数据包丢失，因此，通过记录参数模块记录当前时刻多核CPU处理模块所生成的丢包率信息；以便多核CPU控制模块根据丢包率信息来不断调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态，目的是尽量保证不丢掉网络数据流量。

本实施例中，多核防火墙单板是在Linux操作系统环境下运行的，多核CPU控制模块通过调用Linux操作系统中的sleep函数来使勿需工作的CPU核处于深度睡眠状态，或者使深度睡眠状态的CPU核进入工作状态。处于深度睡眠状态的CPU核耗电量较少，可以降低多核CPU处理模块的电耗。

以上内容是接合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种多核防火墙单板，包括多核CPU处理模块，其特征在于：还包括预测统计模块和多核CPU控制模块；所述预测统计模块用于预先统计一段时间网络数据流量；所述多核CPU控制模块用于根据预先统计的网络数据流量来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

2.根据权利要求1所述的多核防火墙单板，其特征在于：还包括记录参数模块，所述记录参数模块用于记录多核CPU处理模块运行的参数信息；所述多核CPU控制模块还用于根据参数信息来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态。

3.根据权利要求2所述的多核防火墙单板，其特征在于：所述记录参数模块记录的多核CPU处理模块运行的参数信息为丢包率信息。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多核防火墙单板，其特征在于：所述各CPU核的状态包括工作状态或者深度睡眠状态。

5.根据权利要求4所述的多核防火墙单板，其特征在于：对于采用Linux操作系统的多核防火墙单板，所述多核CPU控制模块通过sleep函数控制CPU核处于深度睡眠状态或工作状态。

6.一种多核防火墙单板的运行方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的多核防火墙单板的运行方法，其特征在于：还包括利用记录参数模块记录多核CPU处理模块运行的参数信息的步骤；及多核CPU控制模块根据参数信息来调整多核CPU处理模块中各CPU核的状态的步骤。

8.根据权利要求7所述的多核防火墙单板的运行方法，其特征在于：所述记录参数模块记录的多核CPU处理模块运行的参数信息为丢包率信息。

9.根据权利要求6至8中任意一项所述的多核防火墙单板的运行方法，其特征在于：所述各CPU核的状态包括工作状态或者深度睡眠状态。

10.根据权利要求9所述的多核防火墙单板的运行方法，其特征在于：对于采用Linux操作系统的多核防火墙单板，多核CPU控制模块通过sleep函数控制CPU核处于深度睡眠状态或工作状态。