CN102143074A - 网络负荷的分担方法、系统及网络处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络负荷的分担方法、系统及网络处理器。其中，该方法包括：获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；根据偏移量来选择输出端口；通过输出端口转发报文至目的终端。通过本发明，能够解决了现有技术的网络负荷分担方法中，微码处理复杂度高导致系统处理报文转发效率的问题，进而达到了提高网络系统的处理效率的效果。

Description

网络负荷的分担方法、系统及网络处理器

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，尤其涉及一种网络负荷的分担方法、系统及网络处理器。

背景技术

在网络处理器中，网络负荷分担的实现技术例如有链路汇聚控制协议(Link Aggregation Control Protocol，简称为LACP)，将多个物理端口动态聚合到Trunk组，形成一个逻辑端口，并根据用户配置的端口负荷分担策略决定报文从哪一个成员端口发送到对端；等价多路径ECMP(Equal Cost Multi Path)，通过多个下一跳可以达到同一个目的地，同样用于网络的负载均衡。其实现的基本原理都是选择报文的某些指定字段进行hash计算，根据获取的偏移进行出端口的选择，最终达到网络负荷分担的效果。

在目前的网络处理器中，报文的处理通常包括两个模块，报文解析模块和微码查表转发模块，其中报文解析模块主要是完成报文的解析，解析当前报文是哪种业务的报文，确定下一步的微码处理流程。并获取报文的关键字段以供微码查表转发模块使用。例如一个三层报文，在报文解析阶段需要进行机架mac地址的匹配，获取etype类型，同时解析出ip地址；该报文获取解析阶段的信息后被发送到三层微码处理流程，进行目的ip的查找并转发出去。在目前的网络处理器中，网络负荷分担功能通常放在微码查表转发模块进行，该传统做法消耗了微码指令，增加了微码处理的复杂度，并在一定程度上影响了微码的处理性能。

针对上述现有技术的网络负荷分担方法中，微码处理复杂度高导致系统处理报文转发效率的问题，目前还未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种网络负荷的分担方法、系统及网络处理器，以解决现有技术的网络负荷分担方法中，微码处理复杂度高导致系统处理报文转发效率的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种网络负荷的分担方法。

根据本发明的网络负荷的分担方法包括：获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；根据偏移量来选择输出端口；通过输出端口转发报文至目的终端。

进一步地，在获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行计算，以获取偏移量之前，方法还包括：基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号，预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。

进一步地，基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号的步骤包括：设定哈希模板中预设参数的字段起始位置和字段长度；根据字段起始位置和字段长度来生成哈希模板的掩码；确定具有掩码的哈希模板的模板号。

进一步地，获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量的步骤包括：解析报文得到预定参数；根据解析规则来调用预定参数对应的哈希模板；通过哈希模板中的掩码来截取报文头，并获得第一字段；对第一字段进行哈希结算，得到偏移量；其中，解析规则用于设定模板号，通过模板号来确定当解析报文得到预定参数时，该预定参数对应调用的哈希模板。

进一步地，哈希模块包括：字节哈希模板和位哈希模板。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种网络处理器。

根据本发明的网络处理器包括：报文解析模块，用于获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；报文处理模块，用于根据偏移量来选择输出端口；输出模块，用于通过输出端口转发报文至目的终端。

进一步地，网络处理器还包括：创建模块，用于基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号，预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。

进一步地，创建模块包括：设置模块，用于设定哈希模板中预设参数的字段起始位置和字段长度；生成模块，用于根据字段起始位置和字段长度来生成哈希模板的掩码；确定模块，用于确定具有掩码的哈希模板的模板号。

进一步地，报文解析模块包括：解析模块，用于解析报文得到预定参数；调用模块，用于根据解析规则来调用预定参数对应的哈希模板；截取模块，用于通过哈希模板中的掩码来截取报文头，并获得第一字段；计算模块，用于对第一字段进行哈希结算，得到偏移量；其中，解析规则用于设定模板号，通过模板号来确定当解析报文得到预定参数时，该预定参数对应调用的哈希模板。

为了实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种网络负荷的分担系统。该网络负荷的分担系统包括上述任意一种网络处理器。

通过本发明，采用获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；根据偏移量来选择输出端口；通过输出端口转发报文至目的终端，解决了现有技术的网络负荷分担方法中，微码处理复杂度高导致系统处理报文转发效率的问题，进而达到了提高网络系统的处理效率的效果。

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，构成本发明的一部分，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的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的网络负荷的分担方法的流程图；

图3是根据本发明实施例中创建哈希模版的流程图；

图4是根据本发明实施例的报文解析的处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种网络负荷的分担方法、系统及网络处理器。

图1是根据本发明实施例的网络处理器的结构示意图。如图1所示，该网络处理器包括：报文解析模块101，用于获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；报文处理模块102，用于根据偏移量来选择输出端口；输出模块103，用于通过输出端口转发报文至目的终端。

本发明上述实施例针对目前的实现方法，提出了在报文解析阶段进行负荷分担功能的实现，通过驱动进行模板的设定，并通过该预先设定好的模板，当解析出报文后即可以通过选择的模板进行快速计算。从而实现不需要消耗非常有限的微码指令，仅通过驱动进行模板的整合，计算结果在报文解析阶段就可以进行，有效的提高了系统的处理效率。

本发明上述实施例中，网络处理器还包括：创建模块104，用于基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号，预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。

优选地，创建模块104可以包括：设置模块，用于设定哈希模板中预设参数的字段起始位置和字段长度；生成模块，用于根据字段起始位置和字段长度来生成哈希模板的掩码；确定模块，用于确定具有掩码的哈希模板的模板号。

具体的，本发明装置中预定的哈希模板可以包括基于字节和基于位两种形式的算法，以便于不同的业务中对不同的hash精度的要求。由于本发明装置中的模板，可以预设多种形式，因此用户可以根据需求选择合适的模板，大大减少了用户后期的开发周期，同时可以灵活方便地进行功能的扩展。

优选地，报文解析模块101可以包括：解析模块，用于解析报文得到预定参数；调用模块，用于根据解析规则来调用预定参数对应的哈希模板；截取模块，用于通过哈希模板中的掩码来截取报文头，并获得第一字段；计算模块，用于对第一字段进行哈希结算，得到偏移量；其中，解析规则用于设定模板号，通过模板号来确定当解析报文得到预定参数时，该预定参数对应调用的哈希模板。

图2是根据本发明实施例的网络负荷的分担方法的流程图。如图2所示，该网络负荷的分担方法包括如下步骤：

步骤S202，获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量。

步骤S204，根据偏移量来选择输出端口。

步骤S206，通过输出端口转发报文至目的终端。

本发明上述实施例针对目前的实现方法，提出了在报文解析阶段进行负荷分担功能的实现，通过驱动进行模板的设定，并通过该预先设定好的模板，当解析出报文后即可以通过选择的模板进行快速计算。从而实现不需要消耗非常有限的微码指令，仅通过驱动进行模板的整合，计算结果在报文解析阶段就可以进行，有效的提高了系统的处理效率。

具体的，目前的网络处理器，通常分为报文解析模块和报文处理模块。报文解析模块主要完成报文的解析，以确定当前报文需要走何种业务的处理流程。报文处理模块则通过查表处理，获取报文的进一步转发动作和出口信息。本发明的网络处理器可以实现，将负荷分担装置设置在报文的解析阶段，即实现如果报文需要进行负荷分担，则在报文的解析规则后面设定一个哈希hash动作，即需要对当前解析到的某个字段进行哈希hash计算，该哈希hash动作只是选定模板，而模板的具体算法是预先设定的，通过在解析阶段进行负荷分担功能中hash的计算，可以极大的节省微码指令。

本发明上述实施例中，在获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行计算，以获取偏移量之前，方法还可以包括：基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号，预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。该实施例中，由于哈希模板可以根据预定参数预设多种形式，因此用户可以根据需求选择合适的模板，大大减少了用户后期的开发周期，同时可以灵活方便地进行功能的扩展。

优选地，基于预设参数来创建一个或多个哈希模板，并为每个哈希模板设定模板号的步骤可以包括：设定哈希模板中预设参数的字段起始位置和字段长度；根据字段起始位置和字段长度来生成哈希模板的掩码；确定具有掩码的哈希模板的模板号。

本发明上述实施例中，获取报文，通过解析规则来解析报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量的步骤可以包括：解析报文得到预定参数；根据解析规则来调用预定参数对应的哈希模板；通过哈希模板中的掩码来截取报文头，并获得第一字段；对第一字段进行哈希结算，得到偏移量；其中，解析规则用于设定模板号，通过模板号来确定当解析报文得到预定参数时，该预定参数对应调用的哈希模板。优选地，哈希模块包括：字节哈希模板和位哈希模板。

本发明中的每个哈希模板，可以预设的预定参数可以是基于mac(包括目的mac+源mac；目的mac；源mac的形式)；基于ip(目的ip+源ip；目的ip；源ip)；基于端口号(UDP/TCP端口号)等。下面以基于目的mac+源mac进行哈希模板的设定。

图3是根据本发明实施例中创建哈希模版的工作流程图。如图3所示，以创建基于字节的哈希模板为例，可以包括如下步骤：

步骤S301，设定一个哈希模板，并设定该哈希模板的模板号为4。

步骤S302，在该哈希模板中，设定参与哈希hash计算的字段的起始位置hash_start以及字段长度hash_length；其中hash_start＝0；hash_length＝24。

步骤S303，由hash_start以及hash_length可以生成一个掩码。例如，基于字节的hash模板的总长度是40B。该模板的掩码生成为0b1111111111111111111111110000000000000000，其中每bit对应一个字节。

步骤S304，24字节的有效字段按照字节hash运算。

图4是根据本发明实施例的报文解析的处理流程图。本发明的报文解析处理过程的核心在于哈希hash模板的设定，哈希hash模板可以根据用户的需要进行预先设定，并且实现了基于字节和基于位的两种形式。用户在设定模板后，对各种业务可以选择需要的模板，大大减少了后期开发的周期，同时利于功能扩展。

如图4所示，对于一个配置了LACP的端口，其报文在网络处理器中的处理需要进行成员出口的选择，其规则选择目的mac+源mac处理，该报文解析包括如下步骤：

步骤S401，在报文解析阶段，解析规则中设定当报文解析出mac地址后，设定对应的哈希hash动作，即设定对应的哈希模块，并且该哈希模板的模板号为4。

步骤S402，将当前解析规则中的mac地址模板截取出来。具体的可以先截取报文头，40字节的报文头通过掩码截取后获得24B的mac字段，该字段即是设定的需要参加hash计算的字段。

步骤S403，24B字节的mac地址按字节参与hash运算。

步骤S404，报文根据计算结果获取出口的偏移，该结果传给微码处理阶段，进行出口成员的选择，最终达到负荷分担的目的。

本发明还可以创建基于位的哈希hash模板。该基于位的哈希模块中，每个哈希模板的长度可以支持320b。其不同于基于字节的hash模板装置就在于，取值是按照bit位进行取值的，其长度也是以bit为单位，即hash_start和hash_length都是以bit为单位；并且最终按照位进行hash计算。

需要说明的是，本发明实施例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。

本发明还提供了一种网络负荷的分担系统。该网络负荷的分担系统可以包括上述任意一种网络处理器的实施例。

从以上的实施例描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：解决了现有技术的网络负荷分担方法中，微码处理复杂度高导致系统处理报文转发效率的问题，进而达到了提高网络系统的处理效率的效果。

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，或者将它们分别制作成多个集成电路模块，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。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种网络负荷的分担方法，其特征在于，包括：

获取报文，通过解析规则来解析所述报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；

根据所述偏移量来选择输出端口；

通过所述输出端口转发所述报文至目的终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取报文，通过解析规则来解析所述报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行计算，以获取偏移量之前，所述方法还包括：

基于预设参数来创建一个或多个所述哈希模板，并为每个所述哈希模板设定模板号，所述预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于预设参数来创建一个或多个所述哈希模板，并为每个所述哈希模板设定模板号的步骤包括：

设定所述哈希模板中所述预设参数的字段起始位置和字段长度；

根据所述字段起始位置和所述字段长度来生成所述哈希模板的掩码；

确定具有所述掩码的所述哈希模板的模板号。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，获取报文，通过解析规则来解析所述报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量的步骤包括：

解析所述报文得到所述预定参数；

根据所述解析规则来调用所述预定参数对应的所述哈希模板；

通过所述哈希模板中的所述掩码来截取所述报文头，并获得第一字段；

对所述第一字段进行所述哈希结算，得到所述偏移量；

其中，所述解析规则用于设定模板号，通过所述模板号来确定当解析报文得到所述预定参数时，该预定参数对应调用的所述哈希模板。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述哈希模块包括：字节哈希模板和位哈希模板。

6.一种网络处理器，其特征在于，包括：

报文解析模块，用于获取报文，通过解析规则来解析所述报文，并根据解析结果来选择哈希模板进行哈希计算，以获取偏移量；

报文处理模块，用于根据所述偏移量来选择输出端口；

输出模块，用于通过所述输出端口转发所述报文至目的终端。

7.根据权力要求6所述的网络处理器，其特征在于，所述网络处理器还包括：创建模块，用于基于预设参数来创建一个或多个所述哈希模板，并为每个所述哈希模板设定模板号，所述预定参数包括以下任意一种参数：MAC地址、IP地址以及端口号。

8.根据权利要求7所述的网络处理器，其特征在于，所述创建模块包括：

设置模块，用于设定所述哈希模板中所述预设参数的字段起始位置和字段长度；

生成模块，用于根据所述字段起始位置和所述字段长度来生成所述哈希模板的掩码；

确定模块，用于确定具有所述掩码的所述哈希模板的模板号。

9.根据权利要求8所述的网络处理器，其特征在于，所述报文解析模块包括：

解析模块，用于解析所述报文得到所述预定参数；

调用模块，用于根据所述解析规则来调用所述预定参数对应的所述哈希模板；

截取模块，用于通过所述哈希模板中的所述掩码来截取所述报文头，并获得第一字段；

计算模块，用于对所述第一字段进行所述哈希结算，得到所述偏移量；其中，所述解析规则用于设定模板号，通过所述模板号来确定当解析报文得到所述预定参数时，该预定参数对应调用的所述哈希模板。

10.一种网络负荷的分担系统，其特征在于，包括权利要求6-9中任意一项所述的网络处理器。

Images