CN101841476A - 报文处理方法、装置和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报文处理方法、装置和网络设备。该方法包括：获取当前报文处理时的报文流量信息；根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。本发明可通过报文流量信息，确定接收报文的方式，可有效提高报文处理的实时性，降低报文处理的CPU资源消耗，提高整个网络运行的稳定性和可靠性。

Description

报文处理方法、装置和网络设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文处理方法、装置和网络设备。

背景技术

专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)是一种为专门目的而设计的集成电路，其根据特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的。在交换机系统中，数据报文一般是由ASIC通过直接内存存取(Direct Memory Access，DMA)方式传送给中央控制器CPU，再由CPU对报文进行处理。

交换机中，CPU一般是通过编写DMA控制块，使得ASIC可根据DMA控制块的设置将报文传送到CPU设定的缓存区内，同时给CPU一个中断，使得CPU可根据该中断对缓存区内收到的报文进行处理。现有交换机的CPU对缓存区内的报文进行处理时，CPU需要从缓存区内接收待处理报文，以便对待处理的报文进行处理，且CPU一般是通过采用逐个收包的方式从缓存区内接收报文，或者采用批量收包的方式从缓存区内接收报文，并对接收的待处理报文进行处理，其中：

(1)逐个收包的方式是指，ASIC每完成一次DMA操作，就会产生一个desc_done中断，CPU接收到该desc_done中断时，立即接收缓存区内的报文，对报文进行处理。该种方式中，ASIC传送报文给交换机的CPU后，CPU可以立即响应该报文，对报文进行处理，但是交换机的CPU每收到一个报文均需要进行一次中断处理，使得CPU中断处理的开销非常大，CPU资源开销大。

(2)批量收包的方式是指，ASIC根据DMA控制块的设定，在多个DMA操作完成后，产生一个chain_done中断，CPU接收到该chain_done中断时，接收从上次chain_done中断到本次chain_done中断之间的所有报文，并对报文进行处理。该种方式中，交换机的CPU可以在一个中断处理批量的报文，相对于逐个收包的方式，可节省CPU频繁进行中断处理的资源开销，但交换机无法实时响应接收的报文，使得报文处理会出现一定的延迟。

由于当前网络中普遍存在大量的攻击报文，而攻击报文必须经过交换机的CPU进行处理鉴别后才能被发现，因此，为保证交换机运行的稳定性和网络安全性能，网络中的所有报文均需要送到交换机的CPU进行处理，以识别攻击报文，同时避免正常协议报文的丢弃。而且，由于交换机之间的交互具有一定的实效性，当交换机收到正常协议报文时，必须在指定的时间内给发送给协议报文的交换机一个应答报文，否则，对方将会认为网络出现异常，因此交换机的CPU在对其缓存区内接收的报文处理时要及时响应。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有交换机的CPU对报文进行处理时，采用逐个收包的方式对报文进行处理时，CPU资源开销大，当处理报文较多时，可能无法及时处理所有的报文，进而造成报文丢弃等问题；采用批量收包的方式对报文进行处理时，虽然可降低CPU资源开销，但是，CPU响应报文的实时性较差，报文处理延迟时间较长，使得交换机交互的实效性较差，易造成网络异常。

发明内容

本发明提供一种报文处理方法、装置和网络设备，可有效提高报文处理的实时性，同时降低报文处理时CPU资源开销，提高网络运行的稳定性和安全性。

本发明提供一种报文处理方法，包括：

获取当前报文处理时的报文流量信息；

根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

本发明提供一种报文处理装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取当前报文处理时的报文流量信息；

收包确定模块，用于根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

本发明提供一种网络设备，包括：报文交换装置和CPU，其中，所述CPU包括上述的报文处理装置。

本发明提供的报文处理方法、装置和网络设备，可通过根据当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式，使得CPU可根据网络报文流量的变化实时调整接收待处理报文的方式，可有效提高报文处理的实时性，降低报文处理的CPU资源消耗，提高整个网络运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明报文处理方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明报文处理方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明报文处理方法实施例三的流程示意图；

图4为本发明报文处理方法实施例四的流程示意图；

图5为本发明报文处理装置实施例一的结构示意图；

图6为本发明报文处理装置实施例二中收包确定模块的结构示意图；

图7为本发明报文处理装置实施例三中收包确定模块的结构示意图；

图8为本发明报文处理装置实施例四的结构示意图；

图9为本发明网络设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明报文处理方法实施例一的流程示意图。如图1所示，本实施例报文处理方法可包括如下步骤：

步骤101、获取当前报文处理时的报文流量信息；

步骤102、根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

本实施例可应用于交换机中CPU对通过DMA方式接收到的报文的处理中，具体地，当交换机中的ASIC通过DMA方式将报文传送至CPU的缓存区时，CPU可根据当前报文处理时报文流量信息，确定处理缓冲区内的报文是采用逐个收包方式还是批量收包方式，其中，逐个收包方式是指CPU接收到ASIC发送的desc_done中断时，从缓冲区内读出该报文，以便CPU对ASIC发送的报文进行逐个处理，提高报文响应和处理的实时性；批量收包方式为CPU接收到ASIC发送的chain_done中断时，从缓冲区内读出该chain_done中断之间的所有报文，以便对ASIC发送的报文进行批量处理，减少CPU资源开销。本实施例中，当确定接收报文的方式时，CPU可确定是否响应ASIC发送来的desc_done中断或chain_done中断，以便报文处理时采用逐个收包方式或批量收包方式进行处理。

可以看出，本实施例报文处理方法通过根据当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式，使得CPU可根据网络报文流量的变化实时调整接收待处理报文的方式，可有效提高报文处理的实时性，降低报文处理的CPU资源消耗，提高整个网络运行的稳定性和可靠性。

图2为本发明报文处理方法实施例二的流程示意图。本实施例可应用于交换机的CPU对缓存区内接收的报文的处理中，具体地，如图2所示，本实施例报文处理方法可包括如下步骤：

步骤201、获取当前预设时间段内处理的报文个数，将所述报文个数作为当前报文处理时的报文流量信息。

步骤202、判断所述当前预设时间段内处理的报文个数是否大于预设报文个数，是，则执行步骤203，否则，执行步骤204；

步骤203、确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，结束；

步骤204、确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式，结束。

可以看出，本实施例可将当前处理报文的报文个数，作为当前报文处理时的流量信息，并可根据预设报文个数，确定CPU接收待处理报文的方式，其中，预设报文个数是指根据CPU的处理能力，设定的CPU可按批量收包方式时处理报文个数的最小数量，当超过这个数量时，CPU可按批量收包方式进行报文的接收和处理，否则按逐个收包方式进行报文的接收和处理。

图3为本发明报文处理方法实施例三的流程示意图。本实施例可应用于交换机的CPU对缓存区内接收的报文的处理中，具体地，如图3所示，本实施例报文处理方法可包括如下步骤：

步骤301、获得当前预设时间段内处理报文时的CPU开销，并将所述CPU开销作为当前报文处理时的报文流量信息。

步骤302、判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销是否大于预设CPU开销，是，则执行步骤303，否则，执行步骤304；

步骤303、确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，结束；

步骤304、确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式，结束。

可以看出，本实施例通过获取当前处理报文时的CPU开销，来确定接收待处理报文的方式是批量收包方式还是逐个收包方式，其中，CPU开销是指当前时间段内CPU处理报文时占用的CPU开销，预设CPU开销是指根据CPU的处理能力，设定的CPU可按批量处理报文时CPU开销的最小值，当处理报文超过这个值时，CPU可按批量收包方式接收和处理报文，否则按逐个收包方式接收和处理报文。

图4为本发明报文处理方法实施例四的流程示意图。具体地，如图4所示，本实施例可包括如下步骤：

步骤401、开启报文处理任务；

本实施例中，交换机的CPU可通过操作系统创建一个报文处理任务，该报文处理任务可以实现对从缓冲区内接收的报文进行处理，同时，还可实时检测当前报文处理时报文流量信息。

具体地，本实施例中，可根据网络环境以及具体的应用设定一个时间长度t，并且，网络中的任何一个报文只要在这个时间长度t内均可得到处理，且正常的网络环境不会受到影响，当报文处理时间超过该设定的时间t时，则认为网络出现异常。

步骤402、判断缓冲区内是否有需要处理的报文，是则执行步骤403，否则执行步骤404；

本实施例中，当报文处理任务启动时，判断缓冲区内是否有需要处理的报文，以便对缓冲区内的报文进行处理。

步骤403、处理缓冲区内的报文；

本实施例中，报文处理任务的时间间隔为t/2，若在上个时间段t/2内交换机没有处理任何报文，则说明上个时间t到时间t/2之间时间段收上来的报文还没有处理，此时，报文处理任务可查询缓冲区，以处理还没有处理过的报文，从而避免报文超时。

步骤404、获取当前报文处理时接收的报文的个数，预测得到接收待处理报文的模式。

本实施例中，当缓冲区内无需要处理的报文，或者报文已处理完毕时，可获取当前报文处理时的报文个数，并根据报文个数，确定报文的流量信息，并根据报文的流量信息确定接收待处理报文的模式是逐个收包方式还是批量收包方式。

本实施例中，可根据网络环境以及具体应用确认一个CPU占用百分比x，该百分比x表示交换机的CPU能够正常维护网络信息的最低限度，即在能够保证一段时间内空闲出x这么大的CPU百分比用于给交换机的CPU进行网络维护时，交换机的CPU可保证网络环境的正常运行，当没有办法保证空闲出x这么大的CPU百分比时，说明交换机的CPU有可能无法正常响应来自网络的各种需求，进而导致网络环境异常。同时，本实施例中，还可根据实际应用确定一个中断导致的交换机的CPU的开销y，以及处理一个报文导致的交换机的CPU开销z，其中，y、z均是指CPU占用百分比。由于上个t/2时间段和下个t/2时间段的报文个数一般不会发生很大的变动，因此，通过获取当前时间段内报文处理时的报文流量信息，可预测得到报文下个时间段内报文的流量信息，从而得到接收待处理报文的模式。

具体地，本实施例中可通过计数并统计得到报文处理时上个时间段t/2内接收的报文个数N，并预测下个t/2时间段内也接收到N个报文，则这N个报文会带来N*(y+z)的CPU开销，如果这个CPU开销大于CPU的最大开销(100％-x)，则确定接收报文的方式为批量收包方式，以减少中断处理的CPU开销，否则，确定接收报文的方式为逐个收包方式，以保证收包效率。

本领域技术人员知道，当ASIC通过DMA方式向交换机的CPU传送报文时，其首先将报文传送到CPU设定的缓冲区内，同时，对于每个报文均向CPU发送一个desc_done中断，同时，还可根据CPU的设定，当传送多个报文后，可向CPU发送一个chain_done中断。CPU在对缓冲区内的报文进行处理时，必须要从收包的DMA描述符上将报文摘下，以便CPU对报文进行处理。本实施例中，所述的逐个收包方式和批量收包方式均是指从收包的DMA描述符上将报文摘下的方式，即将ASIC通过DMA方式发送到缓冲区的报文的DMA描述符摘下，等待交换机的CPU的处理，由于在DMA描述符数量有限，因此，在chain_done中断或desc_done中断时，通过释放描述符来将报文摘下，可有效保证报文不会丢失。

可以看出，本实施例中，通过根据报文的流量信息确定收包方式采用逐个收包方式还是批量收包方式，可有效地保证交换机可以最大的能力接收报文，从而保证报文处理的完整性，避免因未处理正常的协议报文而导致网络不稳定，同时，可有效保证正常协议报文的响应速度，提高报文处理的及时性，避免因报文处理不及时而导致交换机误判网络故障，提高交换机运行的稳定性和可靠性。

此外，为保证交换机的CPU在批量收包方式下对报文进行处理时，导致ASIC发送的新的报文无法得到及时处理，本实施例中的报文处理任务可通过足够的调度频率来保证对无法及时处理的报文进行处理，其中，调度频率可由操作系统决定，在同一时间段内，高优先级的任务调度的次数比低优先级的任务调用的次数高，调度频率高；相同优先级任务之间，一般是公平竞争，如果提高调度频率，则不挂起的跑完任务，如果通过挂起等待的方式，则任务可主动放弃一些运行时间的方式降低调度频率。

图5为本发明报文处理装置实施例一的结构示意图。具体地，如图5所示，本实施例报文处理装置可包括信息获取模块1和收包确定模块2，其中：

信息获取模块1，用于获取当前报文处理时的报文流量信息；

收包确定模块2，用于根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

本实施例可应用于交换机中CPU对通过DMA方式接收到的报文的处理中，可根据当前报文处理时报文流量信息，确定接收待处理报文的方式是采用逐个收包方式还是批量收包方式，其具体实现过程可参考上述本发明方法实施例的说明，在此不再赘述。

本实施例通过根据当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式，使得CPU可根据网络报文流量的变化实时调整接收待处理报文的方式，可有效提高报文处理的实时性，降低报文处理的CPU资源消耗，提高整个网络运行的稳定性和可靠性。

图6为本发明报文处理装置实施例二中收包确定模块的结构示意图。在上述图5所示实施例技术方案的基础上，本实施例中，信息获取模块具体可用于获取当前预设时间段内处理的报文个数，将所述报文个数作为当前报文处理时的报文流量信息；此外，如图6所示，收包确定模块2具体可包括第一判断单元21和第一确定单元22，其中：

第一判断单元21，用于判断所述当前预设时间段内处理的报文个数是否大于预设报文个数；

第一确定单元22，用于所述判断单元判断所述当前预设时间段内处理的报文个数大于预设报文个数时，确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，以及用于所述判断单元判断所述当前预设时间段内处理的报文个数不大于预设报文个数时，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

本实施例可将当前处理报文的报文个数，作为当前报文处理时的流量信息，并可根据预设报文个数，确定CPU接收待处理报文的方式，其具体实现过程可参考上述本发明方法实施例二的说明，在此不再赘述。

图7为本发明报文处理装置实施例三中收包确定模块的结构示意图。在上述图5所示实施例技术方案的基础上，本实施例中，信息获取模块具体可用于获得当前预设时间段内处理报文时的CPU开销，并将所述CPU开销作为当前报文处理时的报文流量信息；此外，如图7所示，收包确定模块2具体包括第二判断单元23和第二确定单元24，其中：

第二判断单元23，用于判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销是否大于预设CPU开销；

第二确定单元24，用于所述第二判断单元判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销大于预设CPU开销时，确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，以及用于所述第二判断单元判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销不大于所述预设CPU开销时，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

本实施例通过获取当前处理报文时的CPU开销，来确定接收待处理报文的方式是批量收包方式还是逐个收包方式，其具体实现过程可参考上述本发明方法实施例三的说明，在此不再赘述。

图8为本发明报文处理装置实施例四的结构示意图。在上述图5所示实施例技术方案的基础上，如图8所示，本实施例还可包括开启模块3、判断模块4和处理模块5，其中：

开启模块3，用于开启报文处理任务；

判断模块4，与开启模块3连接，用于判断缓冲区内是否有需要处理的报文；

处理模块5，与判断模块4连接，用于在判断模块4判断缓冲区内有需要处理的报文时，处理缓冲区内的报文；

信息获取模块1，与判断模块4和处理模块5连接，用于在判断模块4判断缓冲区内没有需要处理的报文，或者处理模块5处理完缓冲区内的报文时，获取当前报文处理时的报文流量信息，并由收包确定模块2根据报文流量信息确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

本实施例中，可在报文处理任务运行中，实时获取当前报文流量信息，并可根据报文流量信息确定接收待处理报文的方式，其具体实现过程可参考上述本发明方法实施例四的说明，在此不再赘述。

图9为本发明网络设备实施例的结构示意图。具体地，如图9所示，本实施例网络设备包括报文交换装置10和CPU 20，其中，报文交换装置10具体可为ASIC，用于通过DMA方式向CPU 20传送从网络中接收的报文；CPU20具体包括上述本发明装置实施例中的模块，用于对报文交换装置10传送的报文进行处理，同时可根据报文处理时的报文流量信息，确定处理报文时，接收报文的方式是逐个收包方式还是批量收包方式。本实施例网络设备具体地可为交换机设备。

本实施例网络设备可通过根据当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式，使得CPU可根据网络报文流量的变化实时调整接收待处理报文的方式，可有效提高报文处理的实时性，降低报文处理的CPU资源消耗，提高整个网络运行的稳定性和可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种报文处理方法，其特征在于，包括：

获取当前报文处理时的报文流量信息；

根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

2.根据权利要求1所述的报文处理方法，其特征在于，所述获取当前报文处理时的报文流量信息包括：

获取当前预设时间段内处理的报文个数，将所述报文个数作为当前报文处理时的报文流量信息。

3.根据权利要求2所述的报文处理方法，其特征在于，所述根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式包括：

判断所述当前预设时间段内处理的报文个数是否大于预设报文个数，是，则确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，否则，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

4.根据权利要求1所述的报文处理方法，其特征在于，所述获取当前报文处理时的报文流量信息包括：

获得当前预设时间段内处理报文时的CPU开销，并将所述CPU开销作为当前报文处理时的报文流量信息。

5.根据权利要求4所述的报文处理方法，其特征在于，所述根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式包括：

判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销是否大于预设CPU开销，是则确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，否则确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

6.一种报文处理装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取当前报文处理时的报文流量信息；

收包确定模块，用于根据所述当前报文处理时的报文流量信息，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式还是批量收包方式。

7.根据权利要求6所述的报文处理装置，其特征在于，所述信息获取模块，具体用于获取当前预设时间段内处理的报文个数，将所述报文个数作为当前报文处理时的报文流量信息。

8.根据权利要求7所述的报文处理装置，其特征在于，所述收包确定模块包括：

第一判断单元，用于判断所述当前预设时间段内处理的报文个数是否大于预设报文个数；

第二确定单元，用于所述判断单元判断所述当前预设时间段内处理的报文个数大于预设报文个数时，确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，以及用于所述判断单元判断所述当前预设时间段内处理的报文个数不大于预设报文个数时，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

9.根据权利要求6所述的报文处理装置，其特征在于，所述信息获取模块，具体用于获得当前预设时间段内处理报文时的CPU开销，并将所述CPU开销作为当前报文处理时的报文流量信息。

10.根据权利要求9所述的报文处理装置，其特征在于，所述收包确定模块包括：

第二判断单元，用于判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销是否大于预设CPU开销；

第二确定单元，用于所述第二判断单元判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销大于预设CPU开销时，确定接收待处理报文的方式为批量收包方式，以及用于所述第二判断单元判断所述当前预设时间段内处理报文的CPU开销不大于所述预设CPU开销时，确定接收待处理报文的方式为逐个收包方式。

11.一种网络设备，包括：报文交换装置和CPU，其特征在于，所述CPU包括权利要求6～10任一所述的报文处理装置。

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