CN102111339B - 报文发送方法及网络设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供报文发送方法及网络设备。该报文发送方法包括：CPU生成待发送报文的报文控制信息；所述CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入缓存单元；ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；所述ASIC对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。本发明的报文发送方法及网络设备能够实现高效的报文发送，从而提高网络性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文发送方法及网络设备。
背景技术
随着科技的普及化，网络通讯技术以不可取代的地位深入各个领域，而网络通信均需要经由报文收发来实现。
现有的发送报文的方法是由中央处理器(CPU)将报文内容和报文发送控制文件同时经由内存提供给ASIC，并由ASIC按照报文发送控制文件发送报文。现有技术中，报文发送方法通常采取以下流程：CPU将报文的控制信息和报文通过内存传递给ASIC，ASIC获取报文及报文的控制信息后根据报文的控制信息发包，该控制信息例如包括从交换机的哪个端口发包、哪个虚拟局域网发包等。因此CPU在将报文存储到内存中时，需要对报文进行扩展，生成报文控制信息。由于扩展后的报文长度增加，CPU需根据扩展后的报文长度在内存中申请一块新的内存块，将原始报文的目的地址和源地址字段复制到新的内存块，并将报文控制信息复制到新的内存块，存放在原始报文的目的地址和源地址字段后。ASIC从Memory的内存块中读取该扩展后的报文，并根据该报文中携带的报文控制信息发送报文。
在上述的现有技术中的报文发送方法中，由于扩展后的报文需存放在新申请的内存块中，所以，一方面，每发送一个报文需要同时维护存放原有报文的内存块及存放扩展后报文的内存块两个内存块，因此在申请、释放内存上需要耗费一定时间，同时增加了内存资源的消耗；另一方面，报文需要从原始的内存块复制到新申请的内存块中，内存复制需要耗费一定时间，特别是当报文为长报文时，这种消耗将大幅增加。由于CPU发包是非常频繁的操 作，所以发包时间的大开销极大降低了整个交换机工作性能。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种报文发送方法及网络设备，以实现高效的报文发送，从而提高网络性能。
本发明提供了一种报文发送方法，包括：
CPU生成待发送报文的报文控制信息；
所述CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入连续的多个缓存单元；
ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；
所述ASIC对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。
根据本发明的另一方面，还提供了一种网络设备，包括：
CPU，用于生成待发送报文的报文控制信息；根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入连续的多个缓存单元；
ASIC，用于读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文；
内存Memory，包括用于存储所述分段报文的内存块和用于存储所述分段报文的相关信息的多个缓存单元。
根据本发明的报文发送方法及网络设备，由于CPU在对报文进行扩展后，直接将报文分段并存入多个缓存单元，并由ASIC从该多个缓存单元读取分段报文后进行报文重组及解析，以获取报文控制信息和原始报文，从而避免 了因扩展后的报文过长而需进行额外内存的申请、释放和内存复制，所以相对于现有技术的报文发送方法极大地降低了CPU发包的时间，提高了发包效率。
附图说明
图1为应用本发明报文发送方法的网络设备结构图。
图2为本发明报文发送方法的流程图。
图3为应用于本发明报文发送方法的发包环的结构示意图。
图4为本发明报文发送方法中扩展报文生成示意图。
图5为本发明报文发送方法中CPU处理过程的流程图。
图6为本发明报文发送方法ASIC读取分段报文的流程图。
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，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为应用本发明报文发送方法的网络设备结构图。如图1所示，该网络设备包括CPU、内存(Memory)和ASIC，其中，CPU与ASIC之间通过内存连接。
图2为本发明报文发送方法的流程图。如图2所示，该方法包括：
步骤S100，中央处理器CPU生成待发送报文的报文控制信息；
具体地，CPU可根据发包需要及报文内容(例如为以太网类型)生成待发送报文的报文控制信息，该报文控制信息中至少包括待发送报文中携带的以太网类型信息，及以太网类型为报文控制信息的子集。
步骤S200，所述CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入缓存单元；
图3为应用于本发明报文发送方法的发包环的结构示意图。如图3所示， 待发送的报文的相关信息在Memory中以发包缓存队列的形式存储，由多个缓存单元(Buffer)形成了闭合的发包环。其中，每个Buffer由五个部分组成：报文地址区域、报文长度区域、有效性区域、标示区域和下一Buffer指针区域。
其中，报文地址区域用于存放报文的内存地址；报文长度区域用于存放报文的长度；有效性区域用于标识该Buffer是否有效，即该Buffer中是否已存入报文，“有效”表示已存入报文，“无效”表示未存入报文；标示区域用于标示该缓存单元Buffer是否已将报文存入完成，具体地，一个报文对应多个缓存单元Buffer、且多个缓存单元Buffer相邻时，只有最后一个缓存单元Buffer的最后标示区域设置为是，其他的缓存单元Buffer的最后标示区域设置为否；下一Buffer指针区域用于指向下一个Buffer，例如第n缓存单元Buffern中的下一Buffer指针区域标识第一缓存单元Buffer 1，从而形成发包环。
在步骤S200中，CPU根据预定的分段规则将扩展报文分为多个报文分段并将分段报文的相关信息存入连续的多个缓存单元中，这里的相关信息可以包括上述Buffer中各区域所需填加的信息，例如存放分段报文的内存地址、分段报文的长度、是否为最后一个分段报文等。例如：第一分段报文的相关信息存入第一缓存单元Buffer1，第二分段报文的相关信息例如存入第二缓存单元Buffer2，第三分段报文的相关信息存入第三缓存单元Buffer3依此类推，直至扩展报文的全部分段报文的相关信息存入缓存单元，即根据报文内容在缓存单元的报文地址区域、报文长度区域、有效性区域和标示区域中添加相应信息，例如将有效性区域均标识为有效，并将存储最后一个分段报文的相关信息的缓存单元中的最后标示区域设置为是。
步骤S300，专用集成电路芯片ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；
ASIC从发包环中读取分段报文的相关信息，即分段报文在内存中的存储 地址和长度等信息，并根据这些信息从相应的内存地址读取报文。由于一个报文对应多个Buffer，因此，读取一个报文需要读取多个Buffer，每读取一个Buffer，得到所需发送报文的一部分信息，当多个部分读取完毕后，ASIC从内存中获取到全部分段报文，进行报文重组，得到一个完整的报文。其中，ASIC可采用现有技术中的任意报文重组方法进行报文重组。
步骤S400，所述ASIC对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。
具体地，ASIC此时得到的报文为扩展后的报文，解析报文，即从该报文中获取待发送报文和报文控制信息。根据获取报文的控制信息发送待发送报文。其中，ASIC可采取现有技术中的任意报文解析方法对重组后的报文进行解析。
根据上述实施例的报文发送方法，由于CPU在对报文进行扩展后，直接将分段报文的相关信息存入多个缓存单元，并由ASIC从该多个缓存单元读取分段报文的相关信息并根据该相关信息从内存块中读取到全部分段报文后进行报文重组及解析，以获取报文控制信息和原始报文，从而避免了因扩展后的报文过长而需进行额外内存的申请、释放和内存复制，所以相对于现有技术中的报文发送方法，极大地降低了CPU发包的时间，提高了发包效率。
图4为本发明报文发送方法中扩展报文生成示意图。如图4所示，该扩展报文生成过程包括两部分处理过程：一个是CPU处理过程，另一个是ASIC处理过程。下面分别结合该两部分处理过程的流程图对该两部分处理过程进行详细说明。
一、CPU处理过程：
在上述实施例的报文发送方法中，CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入缓存单元的步骤可包括：
所述CPU将所述包括所述报文控制信息的扩展报文分解为控制信息前导 字段(包括原始的待发送报文中的“目的地址”字段和“源地址”字段)、报文控制信息以及数据字段(对应于原始的待发送报文中的“以太网类型”字段之后的“其他”字段)，并将所述控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段的相关信息依次存入连续三个缓存单元。
图5为本发明报文发送方法中CPU处理过程的流程图。如图5所示，包括以下步骤：
步骤S1，CPU发包触发发包处理流程；
步骤S2，从报文控制信息预先准备好的存放报文控制信息的多个内存快中获取一个存放报文控制信息的内存块；该内存块为专用于存放报文控制信息的内存块，无需牵涉到内存的申请和释放；
步骤S3，根据CPU发包的需求(例如由发包的各应用模块确定，例如指定从哪个端口发送报文等)以及原始报文的以太网类型生成报文控制信息；
步骤S4，将生成的报文控制信息存入获取的内存块中；
步骤S5，将报文控制信息前导字段的相关信息存入第一缓存单元Buffer1；具体地，在第一缓存单元Buffer1的报文地址区域中存放报文控制信息前导字段首地址，在第一缓存单元Buffer1的报文长度区域中存放报文控制信息前导字段长度；将第一缓存单元Buffer1的有效性区域设置为有效，并将最后标示设置为否，下一Buffer指针区域中设置第二缓存单元Buffer2；
步骤S6，将报文控制信息字段的相关信息存入第二缓存单元Buffer2，具体地，将在报文地址区域中存放报文控制信息首地址，在报文长度区域中存放报文控制信息长度，并将有效性区域设置为有效，将最后标示区域设置为否，下一Buffer指针区域中设置第三缓存单元Buffer3；
步骤S7，将数据字段的相关信息存入第三缓存单元Buffer3，具体地，在报文地址区域中存放数据字段首地址，在报文长度区域中存放数据字段长度，并将有效性设置为有效，最后标示设置为是。
至此，CPU发包处理过程完毕。
根据上述实施例的报文发送方法，虽然发送一个报文需要占用发包环中的多个Buffer，但由于在Buffer中只存储报文地址和长度等信息，每个Buffer占用的内存空间很小，所以能够保持较低的内存开销。
二、ASIC处理过程：
在上述实施例的报文发送方法中，所述ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，并对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文的步骤可包括：
所述ASIC响应于所述CPU发送的报文发送指令，从所述缓存单元读取所述分段报文的相关信息；
所述ASIC根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文；
所述ASIC判断所述扩展报文是否读取完毕，若是，则将所读取的分段报文重组，以获取扩展报文。
图6为本发明报文发送方法ASIC读取分段报文的流程图。如图6所示，包括以下步骤：
步骤S1’，由CPU通告ASIC触发ASIC发包处理流程；
步骤S2’，ASIC获取Buffer对应的报文内容，即读取Buffer，并根据Buffer中报文地址区域和报文长度区域的信息从内存中获取报文内容；
步骤S3’，所述ASIC判断所述扩展报文是否读取完毕，若是，执行步骤S4’，若否，则读取下一个Buffer，重复执行步骤S2’，直至扩展报文读取完毕；具体地，
步骤S4’，对所读取的分段报文重组，以获取扩展报文；
具体地，将从存储报文的第一个缓存单元(例如为第一缓存单元Buffer1)获取的分段报文相关信息对应的报文内容作为报文的开始，根据缓存单元Buffer的最后标示区域判断当前Buffer是否为对应于该报文的最后一个Buffer，若否则指向该Buffer的下一个Buffer，例如从报文的第二缓存单元Buffer2中获取的分段报文相关信息对应的分段报文存放在从第一个缓存单 元获取的报文内容后面，依此类推直至根据当前Buffer的最后标示区域判断该Buffer为用于存储该报文的分段报文相关信息的最后一个Buffer；
步骤S5’，解析扩展报文，获取报文控制信息和原始报文(即待发送报文)；
步骤S6’，根据报文控制信息发送原始报文。
步骤S7’，ASIC通告CPU释放报文对应的内存资源；具体地，CPU接收到通告后，将原始报文对应的内存释放掉，并将用于存储报文的控制信息的内存块回放到报文控制信息内存池中，至此，结束流程。
进一步地，在上述实施例的报文发送方法中，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文的步骤之后还包括：
释放存储所述分段报文的相关信息的缓存单元。
具体地，各Buffer的有效性区域在初始状态时均为无效，当CPU将分段报文的相关信息存入Buffer时，将Buffer的有效性区域设置为有效，当ASIC从Buffer中读取分段报文的相关信息后，再将该有效性区域设置为无效。
根据上述实施例的报文发送方法，能够在ASIC获取全部报文后，及时将用于存放分段报文的相关信息的Buffer清空以再次投入使用，从而实现发包环的动态循环。
进一步地，本发明还提供一种网络设备，包括：
CPU，用于生成待发送报文的报文控制信息；根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入缓存单元；
ASIC，用于读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文；
内存，包括用于存储所述分段报文的内存块和用于存储所述分段报文的相关信息的多个缓存单元。
上述实施例的网络设备发送报文的流程与上述实施例的报文发送方法相 同，故此处不再赘述。上述实施例的网络设备例如为以太网交换机。
根据上述实施例的网络设备，由于CPU在对报文进行扩展后，直接将报文分段并将分段报文的相关信息存入多个缓存单元，并由ASIC从该多个缓存单元读取分段报文的相关信息后从内存获取分段报文并进行报文重组及解析，以获取报文控制信息和原始报文，从而避免了因扩展后的报文过长而需进行额外内存的申请、释放和内存复制，所以极大地降低了CPU发包的时间，提高了发包效率。
进一步地，在上述实施例的网络设备中，CPU包括：
报文控制信息生成模块，用于生成待发送报文的报文控制信息；
报文分段模块，用于将所述包括所述报文控制信息的扩展报文分解为控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段，并将所述控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段的相关信息依次存入连续三个缓存单元。
进一步地，在上述实施例的网络设备中，ASIC包括：
报文读取模块，用于响应于所述CPU发送的报文发送指令，从所述缓存单元读取所述分段报文的相关信息，并根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文；
报文重组模块，用于判断所述扩展报文是否读取完毕，若是，则将所读取的分段报文重组，以获取扩展报文；优选地，该报文重组模块还用于在获取所述扩展报文后，释放存储所述分段报文的相关信息的缓存单元，以实现内存中发包环的动态循环；
报文发送模块，用于对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。
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 (8)
1.一种报文发送方法，其特征在于，包括：
中央处理器CPU生成待发送报文的报文控制信息；
所述CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入连续的多个缓存单元；
专用集成电路芯片ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；
所述ASIC对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。
2.根据权利要求1所述的报文发送方法，其特征在于，所述CPU根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入连续的多个缓存单元的步骤包括：
所述CPU将所述包括所述报文控制信息的扩展报文分解为控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段，并将所述控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段的相关信息依次存入连续三个缓存单元。
3.根据权利要求1所述的报文发送方法，其特征在于，所述ASIC读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文的步骤包括：
所述ASIC响应于所述CPU发送的报文发送指令，从所述缓存单元读取所述分段报文的相关信息；
所述ASIC根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文；
所述ASIC判断所述扩展报文是否读取完毕，若是，则将所读取的分段报文重组，以获取扩展报文。
4.根据权利要求1至3任一所述的报文发送方法，其特征在于，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文的步骤之后还包括：
释放存储所述分段报文的相关信息的缓存单元。
5.一种网络设备，其特征在于，包括：
CPU，用于生成待发送报文的报文控制信息；根据预定规则对包括所述报文控制信息的扩展报文进行分段，并将分段报文的相关信息依次存入连续的多个缓存单元；
ASIC，用于读取所述分段报文的相关信息，根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文，对所述分段报文进行重组以获取所述扩展报文；对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文；
内存Memory，包括用于存储所述分段报文的内存块和用于存储所述分段报文的相关信息的多个缓存单元。
6.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述CPU包括：
报文控制信息生成模块，用于生成待发送报文的报文控制信息；
报文分段模块，用于将所述包括所述报文控制信息的扩展报文分解为控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段，并将所述控制信息前导字段、报文控制信息以及数据字段的相关信息依次存入连续三个缓存单元。
7.根据权利要求5所述的网络设备，其特征在于，所述ASIC包括：
报文读取模块，用于响应于所述CPU发送的报文发送指令，从所述缓存单元读取所述分段报文的相关信息，并根据所述分段报文的相关信息读取所述分段报文；
报文重组模块，用于判断所述扩展报文是否读取完毕，若是，则将所读取的分段报文重组，以获取扩展报文；
报文发送模块，用于对重组后的报文进行解析，以获取所述报文控制信息和所述待发送报文，并根据所述报文控制信息发送所述待发送报文。
8.根据权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述报文重组模块还用于在获取所述扩展报文后，释放存储所述分段报文的相关信息的缓存单元。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120815 Termination date: 20200324 |