CN101989954B - 报文分片方法和网络转发设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种报文分片方法和网络转发设备,该方法包括:网络转发设备确定待分片的报文;网络转发设备获取待分片的报文的IP头部信息和用于对待分片的报文进行分片的特征;网络转发设备根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片。本发明实现了网络处理器和网络转发设备对报文分片技术的支持,并且,根据本发明的报文分片方法不必修改网络处理器和网络转发设备的硬件配置,即可以以较低的成本实现报文分片技术。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,具体而言,涉及一种报文分片方法和网络转发设备。
背景技术
报文的分片技术是当前互联网中的必要技术,对于不同的物理特性的网络,它们所能承载的最大传输单元(Maximum TransferUnit,简称为MTU,也称为最大帧长度)不同,这样当网络中的一个大数据包要通过一个MTU值小于其包长的网络来传输时,就需要对数据包进行分片处理来满足传输网络的MTU限制,被分片的数据包在网络中通过不同的路径传输到目的后,在目的端根据分片标识等信息进行重组。
虽然报文分片技术是一项实用的网络技术,但是网络处理器对其却并不支持,这就造成了使用该网络处理器的网络转发设备也不支持报文分片技术,从而限制了大数据包在网络中的传输。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种报文分片方法和网络转发设备,以至少解决上述的网络处理器和网络转发设备不支持报文分片技术的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种报文分片方法。
根据本发明的报文分片方法包括:网络转发设备确定待分片的报文;网络转发设备获取待分片的报文的IP头部信息和用于对待分片的报文进行分片的特征;网络转发设备根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片。
进一步地,网络转发设备根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片包括:网络转发设备根据特征,确定待分片的报文的分片数量;网络转发设备按照分片数量复制待分片的报文,并确定每个复制的待分片的报文对应的设置信息;网络转发设备根据设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片。
进一步地,在网络转发设备根据设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片之后,上述方法还包括:网络转发设备对分片后的报文进行发送。
进一步地,网络转发设备确定待分片的报文包括:网络转发设备判断处理后的报文的下一条端口的MTU值是否满足转发要求;如果判断结果为是,则确定处理后的报文为待分片的报文,否则,转发处理后的报文。
进一步地,IP头部信息包括以下至少之一:待分片的报文的总长度、下一条端口的MTU值、待分片的报文的三层IP数据的偏移地址。
进一步地,设置信息包括以下至少之一:首部控制信息,用于指示IP头部信息在buffer的偏移地址;尾部控制信息,用于指示报文的结尾所在buffer的前一个buffer;长度控制信息,用于指示发送的报文长度为MTU或者尾片值,buffer总数;控制标记位信息:包括用于指示首片的首片标记、用于指示尾片的尾片标记、用于指示头部是否处于不同buffer的头部跨buffer标记、用于指示数据分片的首尾是否处于不同buffer的首尾同buffer标记。
进一步地,用于对待分片的报文进行分片的特征包括以下至少之一:报文的总长度、报文的出端口的MTU值。
为了实现上述目的,根据本发明的另一个方面,还提供了一种网络转发设备。
根据本发明的网络转发设备包括:确定模块,用于确定待分片的报文;获取模块,用于获取待分片的报文的IP头部信息和用于对待分片的报文进行分片的特征;分片模块,用于根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片。
进一步地,分片模块包括:第一确定子模块,用于根据特征,确定待分片的报文的分片数量;复制子模块,用于按照分片数量复制待分片的报文;第二确定子模块,用于确定每个复制的待分片的报文对应的设置信息;分片子模块,用于根据设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片。
进一步地,上述网络转发设备还包括发送模块,用于对分片后的报文进行发送。
通过本发明,通过根据报文的IP头部信息和相关特征对报文进行分片,解决了网络处理器和网络转发设备不支持报文分片技术的问题,实现了网络处理器和网络转发设备对报文分片技术的支持,并且,根据本发明的报文分片方法不必修改网络处理器和网络转发设备的硬件配置,即可以以较低的成本实现报文分片技术。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明实施例的网络处理器进行分片处理的整体的流程图;
图2是根据本发明实施例的网络处理器在第三阶段的流程图;
图3是根据本发明实施例的网络处理器在第四阶段的流程图;
图4是根据本发明实施例的网络转发设备的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明的实施例,提供了一种报文分片方法。图1是根据本发明实施例的报文分片方法的流程图,如图1所示,包括如下的步骤S102至步骤S106。
步骤S102,网络转发设备确定待分片的报文。
步骤S104,网络转发设备获取待分片的报文的IP头部信息和用于对待分片的报文进行分片的特征。
步骤S106,网络转发设备根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片。
相关技术中,网络处理器和网络转发设备不支持报文分片技术,从而限制了大数据包在网络中的传输。本发明实施例中,通过根据报文的IP头部信息和相关特征对报文进行分片,实现了网络处理器和网络转发设备对报文分片技术的支持,并且,根据本发明的报文分片方法不必修改网络处理器和网络转发设备的硬件配置,即可以以较低的成本实现报文分片技术。
优选的,网络转发设备根据IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片包括:网络转发设备根据特征,确定待分片的报文的分片数量;网络转发设备按照分片数量复制待分片的报文,并确定每个复制的待分片的报文对应的设置信息;网络转发设备根据设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片。
本优选实施例中,根据报文的特征,计算分片数量,确定每个分片对应的数据部分,同时将报文复制为需要分片的数目,将它们连同每个分片必要的设置信息一起发送到网络转发设备的分片模块进行处理,这样可以保证每个分片所携带信息的正确和完整,从而保证其它网络交换设备的重组。
优选的,在网络转发设备根据设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片之后,网络转发设备对分片后的报文进行发送。
本优选实施例中,其它网络交换设备接收到本网络转发设备发送的分片后的报文之后,对分片后的报文进行重组,从而实现报文的转发功能。
优选的,网络转发设备确定待分片的报文包括:网络转发设备判断处理后的报文的下一条端口的MTU值是否满足转发要求;如果判断结果为是,则确定处理后的报文为待分片的报文,否则,转发处理后的报文。
本优选实施例中,处理后的报文可以是在网络处理器在对报文处理结束,将要进行转发的位置进行判断,如果该报文的下一条端口的MTU值不能满足转发要求就需要分片,对于需要分片处理的报文可以置上分配处理的特殊标记并记录部分重要特征,然后经过特殊的通道途径使之重新进入网络处理器。这样的循环过程,可以保证报文分片的正确与完整,从而保证其在其他设备上的重组。
优选的,IP头部信息包括以下至少之一:待分片的报文的总长度、下一条端口的MTU值、待分片的报文的三层IP数据的偏移地址。
优选的,设置信息包括以下至少之一:首部控制信息,用于指示IP头部信息在缓冲器buffer的偏移地址;尾部控制信息,用于指示报文的结尾所在buffer的前一个buffer;长度控制信息,用于指示发送的报文长度为MTU或者尾片值,buffer总数;控制标记位信息:包括用于指示首片的首片标记、用于指示尾片的尾片标记、用于指示头部是否处于不同buffer的头部跨buffer标记、用于指示数据分片的首尾是否处于不同buffer的首尾同buffer标记。
优选地,用于对待分片的报文进行分片的特征包括以下至少之一:报文的总长度、报文的出端口的MTU值。
需要说明的是,本优选实施例中用于对待分片的报文进行分片的特征可以是预先设定的。
下面将结合当前市场中网络处理器的实例,对本发明实施例的实现过程进行详细描述。
X是一款网络处理器芯片,可以提供10G双向的数据处理能力,拥有灵活的编程能力,开发人员可以通过编写微码来实现对数据传输中各种业务的处理。它对数据包进行处理时一般分为4个阶段:Parse(分析),Search(查找),Resolve(解决)和Modify(修改)。Parse主要是对数据包进行分析,然后根据分析的结果构造各种业务流程所需的查找键值,最后将这些查找键值传到Search进行查找,Parse阶段不提供表的查找功能。Search主要完成各种表的查找功能,并把最后的查找结果送到Resolve。Resolve主要对查找结果进行分析和处理,并把最后的处理信息发送到Modify。Modify接收Resolve的信息,并按照此信息对数据包进行相应的处理。
(一)当转发报文时,在Resolve阶段要判定将要发送的报文的长度和是否配置了分片业务,如果配置了分片业务同时报文长度又大于出端口的MTU的值的话,就需要进行对报文的分片处理,此时可以修改发送报文为使报文进入环回队列。
同时在环回报文的头部存储如下表1所示的相关信息。
表1 头部相关信息的示意表
(二)对于分片环回报文,在Parse阶段主要的处理是要解析出环回头部的相关信息,同时将报文头部按照消息的格式存储下来,供后面的Modify阶段的各个分片使用。在Parse阶段的消息的格式设置如下表2所示。
表2 Parse阶段的消息格式的示意表
(三)对于分片环回报文,在Resolve阶段将进行报文的分片计算,计算出分片数量以及每个分片的必要的设置信息,该信息被分别写入到消息中去,最后传递给Modify阶段。
对于每个分片(除了特殊的首片和尾片外),必要的设置信息应当包括:
(1)首部控制:报文头部应该写入第几个buffer,写入该buffer的偏移地址,即FR_STAT的值和头部的写入长度。
(2)尾部控制:发送报文结尾处所在buffer的前一个buffer,以及最后一个buffer应该发送的字节数。
(3)长度控制:发送的报文长度为MTU或者尾片值,buffer总数。
(4)控制标记位:首片标记,尾片标记,头部跨buffer标记,数据分片的首尾同buffer标记,CHECKSUM是否无法计算标记。
Resovle阶段传递到Modify阶段的消息结构如下表3所示。
表3 Modify阶段的消息结构的示意表
另外,报文的分片数量可以根据报文的总长度,头部长度和MTU值计算,并可以使用循环来计算,然后用halt mulic来发送每个分片。
图2是根据本发明实施例的网络处理器在第三阶段的流程图,如图2所示,包括如下的步骤S202至步骤S252。
步骤S202,报文未发送的Payload长度=报文总长度-报文头部长度。
步骤S204,每个分片的Payload长度=MTU-报文头部长度。
步骤S206,Payload的起始地址=64+11+报文头部长度。
步骤S208,头部写入的开始地址的buffer索引(即分片的首buffer索引)为初始值0。
步骤S210,头部写入buffer的FR_STAT=64+2(环回头部2字节)+9(环回MSG长度)。
步骤S212,设置首片标记,设置头部写入长度为12,分片号为初始值1,偏移量为0。
步骤S214,报文未发送的Payload长度=报文未发送的Payload长度-每个分片的Payload长度。
步骤S216,判断步骤S214中计算的报文未发送的Payload长度是否小于0,如果是,则进行步骤S218,否则进行步骤S220。
步骤S218,尾片处理流程。
步骤S220,数据帧尾部buffer索引=首buffer索引。
步骤S222,Buffer总数为1,TEMP=FR_STAT+MTU。
步骤S224,判断TEMP-512是否大于0。如果是,则进行步骤S226,否则进行步骤S228。
步骤S226,Buffer总数加1,尾buffer索引加1,然后进行步骤S224。
步骤S228,尾buffer长度=TEMP+512。
步骤S230,TEMP=FR_STAT+报文头部长度。
步骤S232,判断Buffer总数是否等于1。如果是,则进行步骤S233,否则进行步骤S234。
步骤S233,置数据帧首尾同buffer标识。
步骤S234,判断TEMP-512是否大于0。如果是,则进行步骤S236,否则进行步骤S240。
步骤S236,置头部跨buffer标记位,头部写入长度为512-TEMP。
步骤S238,进行CHECKSUM是否可以计算的判断并置标记位。
步骤S240,将首buffer索引首buffer的FR_STAT等有用信息写入消息并HALT MULIC发送分片。
步骤S242,判断报文头部长度是否大于尾buffer长度,如果是,则进行步骤S244,否则进行步骤S248。
步骤S244,首buffer索引=数据帧尾部前一buffer索引。
步骤S246,FR_STAT=512-TEMP。然后进行步骤S252。
步骤S248,首buffer索引=尾部buffer索引。
步骤S250,FR_STAT=尾buffer长度-报文头部长度。
步骤S252,当前分片号加1分片偏移量加MTU。
(四)对于分片报文功能,在Modify阶段的设计思想如下:由于Modify阶段代码的特殊性,因此把所有涉及分片业务的操作全部放在一个Fast_Reg的跳转中来做,这样就要区分不同的环回报文,包括应该分片的环回前的报文,分片的第一次环回的报文,分片的第二次环回的报文,处理流程图如图3所示。
图3是根据本发明实施例的网络处理器在第四阶段的流程图,如图3所示,包括如下的步骤S302至步骤S352。
步骤S302,读取报文的环回次数。
步骤S304,判断是否是第0次环回。如果是,则进行步骤S306,否则进行步骤S310。
步骤S306,按照设计的环回报文头部填写报文头部。
步骤S308,将分片报文第一次送入环回队列,然后结束。
步骤S310,判断是否是第1次环回。如果是,则进行步骤S316,否则进行步骤S312。
步骤S312,根据三层偏移算出CheckSum修改报文。
步骤S314,根据配置将报文发送到Rx或Tx,然后结束。
步骤S316,通过index找到头部buffer的位置。
步骤S318,判断是否是首片?如果是,则进行步骤S330,否则进行步骤S320。
步骤S320,判断是否是头部跨buffer?如果是,则进行步骤S324,否则进行步骤S322。
步骤S322,头部长度地整个头部写入buffer中,然后进行步骤S328。
步骤S324,按照头部长度中规定的长度写入buffer。
步骤S326,移动到下一个buffer写入剩余的头部长度。
步骤S328,填充分片报文的bit信息位及片内偏移地址,然后进行步骤S334。
步骤S330,按照头部长度中规定的长度写入buffer。
步骤S332,填充分片的bit位及片内偏移计算CheckSum。
步骤S334,判断是否首尾同buffer?如果是,则进行步骤S336,否则进行步骤S338。
步骤S336,修改Se否d_Reg中的first buffer length来控制数据帧的长度。
步骤S338,判断是否是尾片?如果是,则进行步骤S344,否则进行步骤S340。
步骤S340,找到尾buffer的前一buffer,修改否ext buffer length为尾buffer长度。
步骤S342,报文长度修改为MTU的值,然后进行步骤S346。
步骤S344,报文长度修改为尾片报文长度。
步骤S346,填充Send_Reg中的buffer总数。
步骤S348,判断CheckSum是否无法计算?如果是,则进行步骤S350,否则进行步骤S354。
步骤S350,填写环回报文头部为第二次环回及L3的偏移量。
步骤S352,报文送入环回队列,然后结束。
步骤S354,修改头部的CHECKSUM值。
步骤S356,设置第一个buffer的指针,以及FR_STAT的值。
步骤S358,根据配置将报文发送到Rx或Tx。
(五)在极其特殊的情况下,会出现报文分片的CheckSum难以计算的情况,在这种情况下,将报文分片再进行一次环回,对于分片的CheckSum无法计算的情况下的第二次环回报文,在第二次环回的过程中,Parse阶段,Search阶段,以及Resolve阶段均为透传,在Modify阶段判定出其为分片的第二次环回报文只要修改CheckSum即可发送。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种网络转发设备,该网络转发设备可以用于实现上述报文分片方法。图4是根据本发明实施例的网络转发设备的结构框图,包括确定模块42,获取模块44,分片模块46。下面对其结构进行详细描述。
确定模块42,用于确定待分片的报文;获取模块44,连接至确定模块42,用于获取确定模块42确定的待分片的报文的IP头部信息和用于对待分片的报文进行分片的特征;分片模块46,连接至获取模块44,用于根据获取模块44获取的IP头部信息和特征,对待分片的报文进行分片。
相关技术中,网络处理器和网络转发设备不支持报文分片技术,从而限制了大数据包在网络中的传输。本发明实施例中,通过根据报文的IP头部信息和相关特征对报文进行分片,实现了网络处理器和网络转发设备对报文分片技术的支持,并且,根据本发明的报文分片方法不必修改网络处理器和网络转发设备的硬件配置,即可以以较低的成本实现报文分片技术。
优选的,分片模块46包括第一确定子模块462,复制子模块464,第二确定子模块466,分片子模块468。下面对其结构进行详细描述。
第一确定子模块462,连接至获取模块44,用于根据获取模块44获取的特征,确定待分片的报文的分片数量;复制子模块464,连接至第一确定子模块462,用于按照第一确定子模块462确定的分片数量复制待分片的报文;第二确定子模块466,连接至复制子模块464,用于确定每个复制子模块464复制的待分片的报文对应的设置信息;分片子模块468,连接至第二确定子模块466,用于根据第二确定子模块466确定的设置信息,对每个复制的待分片的报文进行分片。
本优选实施例中,根据报文的特征,计算分片数量,确定每个分片对应的数据部分,同时将报文复制为需要分片的数目,将它们连同每个分片必要的设置信息一起发送到网络转发设备的分片模块进行处理,这样可以保证每个分片所携带信息的正确和完整,从而保证其它网络交换设备的重组。
优选的,上述网络转发设备还包括发送模块48,用于对分片后的报文进行发送。
本优选实施例中,其它网络交换设备接收到本网络转发设备发送的分片后的报文之后,对分片后的报文进行重组,从而实现报文的转发功能。
优选的,确定模块42包括判断子模块422,第三确定子模块424和转发子模块426。下面对其结构进行详细描述。
判断子模块422,用于判断处理后的报文的下一条端口的最大传输单元MTU值是否满足转发要求;第三确定子模块424,连接至判断子模块422,用于在判断子模块422判断结果为是时,确定处理后的报文为待分片的报文;转发子模块426,连接至判断子模块422,用于在判断子模块422判断结果为否时,转发处理后的报文。
本优选实施例中,处理后的报文可以是在网络处理器在对报文处理结束,将要进行转发的位置进行判断,如果该报文的下一条端口的MTU值不能满足转发要求就需要分片,对于需要分片处理的报文可以置上分配处理的特殊标记并记录部分重要特征,然后经过特殊的通道途径使之重新进入网络处理器。这样的循环过程,可以保证报文分片的正确与完整,从而保证其在其他设备上的重组。
需要说明的是,装置实施例中描述的网络转发设备对应于上述的方法实施例,其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明,在此不再赘述。
综上所述,根据本发明的上述实施例,提供了一种报文分片方法和网络转发设备。通过根据报文的IP头部信息和相关特征对报文进行分片,实现了网络处理器和网络转发设备对报文分片技术的支持,并且,根据本发明的报文分片方法不必修改网络处理器和网络转发设备的硬件配置,即可以以较低的成本实现报文分片技术。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种报文分片方法,其特征在于,包括:
网络转发设备确定待分片的报文;
所述网络转发设备获取所述待分片的报文的互联网协议IP头部信息和用于对所述待分片的报文进行分片的特征;
所述网络转发设备根据所述IP头部信息和所述特征,对所述待分片的报文进行分片,包括:所述网络转发设备根据所述特征,确定所述待分片的报文的分片数量;所述网络转发设备按照所述分片数量复制所述待分片的报文,并确定每个复制的所述待分片的报文对应的设置信息;所述网络转发设备根据所述设置信息,对每个复制的所述待分片的报文进行分片。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述网络转发设备根据所述设置信息,对每个复制的所述待分片的报文进行分片之后,所述方法还包括:所述网络转发设备对分片后的所述报文进行发送。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述网络转发设备确定所述待分片的报文包括:
所述网络转发设备判断处理后的报文的下一条端口的最大传输单元MTU值是否满足转发要求;
如果判断结果为是,则确定所述处理后的报文为所述待分片的报文,否则,转发所述处理后的报文。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述IP头部信息包括以下至少之一:
所述待分片的报文的总长度、下一条端口的MTU值、所述待分片的报文的三层IP数据的偏移地址。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述设置信息包括以下至少之一:
首部控制信息,用于指示所述IP头部信息在缓冲器buffer的偏移地址;
尾部控制信息,用于指示所述报文的结尾所在buffer的前一个buffer;
长度控制信息,用于指示发送的报文长度为MTU或者尾片值,buffer总数;
控制标记位信息:包括用于指示首片的首片标记、用于指示尾片的尾片标记、用于指示头部是否处于不同buffer的头部跨buffer标记、用于指示数据分片的首尾是否处于不同buffer的首尾同buffer标记。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述用于对所述待分片的报文进行分片的特征包括以下至少之一:
所述报文的总长度、所述报文的出端口的MTU值。
7.一种网络转发设备,其特征在于,包括:
确定模块,用于确定待分片的报文;
获取模块,用于获取所述待分片的报文的互联网协议IP头部信息和用于对所述待分片的报文进行分片的特征;
分片模块,用于根据所述IP头部信息和所述特征,对所述待分片的报文进行分片,其中,所述分片模块包括:第一确定子模块,用于根据所述特征,确定所述待分片的报文的分片数量;复制子模块,用于按照所述分片数量复制所述待分片的报文;第二确定子模块,用于确定每个复制的所述待分片的报文对应的设置信息;分片子模块,用于根据所述设置信息,对每个复制的所述待分片的报文进行分片。
8.根据权利要求7所述的网络转发设备,其特征在于,还包括发送模块,用于对所述分片后的所述报文进行发送。
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- 2010-11-16 CN CN201010546815.1A patent/CN101989954B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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