CN102209025A - 发送装置、发送方法以及程序 - Google Patents

Abstract

提供了一种发送装置，其包括：虚拟I/F控制部分，其输出要发送的数据；分组生成处理部分，其生成包含该数据的分组；存储部分，其存储该分组的多个目的地；虚拟I/F，其对多个目的地依次进行重写由存储在所述存储部分中的多个目的地之一在所述分组生成处理部分所生成的分组中所设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及实际接口，每次从所述虚拟I/F输出分组时，该实际接口将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。本发明还提供了发送方法以及程序。

Description

发送装置、发送方法以及程序

技术领域

本发明涉及发送装置、发送方法以及程序。

背景技术

最近几年，已经公开了用于发送装置将相同数据发送到多个目的地的各种技术。作为第一技术，公开了不经由虚拟网络接口(以下，也称为“虚拟I/F”)通过单播(unicast)而多次发送分组的技术。例如，在JP-A-2008-294717中公开的技术是用于在网络带中存在瓶颈的情况下通过同时使用多个接口来避免瓶颈。

另外，作为第二技术，公开了通过使用IP(因特网协议)多播(multicast)将分组发送到多个目的地的技术。根据利用IP多播的技术，分组生成处理的次数可以为1，并且发送处理的次数可以为1，因此，降低了CPU上的负荷。

发明内容

然而，在不经由虚拟I/F通过单播进行多次发送的技术中，IP分组生成处理要被执行与目的地的数目相同的次数，因此，存在CPU上的负荷变大的问题。具体地，在JP-A-2008-294717中公开的技术中，存在当CPU上的负荷变大时难以避免瓶颈的问题。

在通过使用IP多播向多个目的地发送分组的技术中，存在网络支持IP多播的需要以及在经由不支持IP多播的网络进行通信的情况下难以使用IP多播的问题。另外，由于要发送的所有分组都是多播，所以存在难以选择性地重新发送(retransmit)分组的问题。

鉴于以上，希望提供新颖并改进的技术：无论网络的类型如何，当发送装置经由网络向多个目的地发送分组时，其可以降低发送装置的CPU上的负荷。

根据本发明的一个实施例，提供了一种发送装置，包括：虚拟接口控制部分，其输出要发送的数据；分组生成处理部分，其生成包含该数据的分组；存储部分，其存储该分组的多个目的地；虚拟接口，其对多个目的地依次进行重写由存储在所述存储部分中的多个目的地之一在所述分组生成处理部分所生成的分组中所设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及实际接口，每次从所述虚拟接口输出分组时，该实际接口将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

该虚拟接口控制部分可以生成用于发送的套接，并且可以经由所生成的用于发送的套接向改虚拟接口输出该分组。

该发送装置还可以包括实际接口控制部分，其为存储在所述存储部分中的每个目的地生成用于接收的套接，并且当使用所生成的用于接收的套接经由所述实际接口接收到指示已经发生分组发送中的错误的响应时，该实际接口控制部分向所述虚拟接口控制部分输出目的地删除请求，该目的地删除请求指示从存储在所述存储部分中的目的地中删除与已经接收到响应的用于接收的套接对应的目的地。

当从所述实际接口控制部分输出所述目的地删除请求时，所述虚拟接口控制部分可以向所述虚拟接口输出指示从存储在所述存储部分中的目的地中删除该目的地的目的地删除请求。当从所述虚拟接口控制部分输出所述目的地删除请求时，所述虚拟接口可以从存储在所述存储部分中的目的地中删除该目的地。

该发送装置还可以包括实际接口控制部分，其对于存储在所述存储部分中的每个目的地生成用于重新发送的套接，当使用所生成的用于重新发送的套接经由所述实际接口接收到指示已经发生分组丢失的响应时，该实际接口控制部分向与已经接收该响应的用于重新发送的套接对应的目的地重新发送丢失的分组。

此外，根据本发明的另一实施例，还提供了一种发送方法，所述发送方法包括下列步骤：存储分组的多个目的地；输出要发送的数据；生成包含该数据的分组；对于多个目的地依次进行重写由存储在存储部分中的多个目的地之一在分组生成处理部分所生成的分组中设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及每次输出分组时，将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

此外，根据本发明的另一实施例，提供了一种用于致使计算机起发送装置的作用的程序，所述发送装置包括：虚拟接口控制部分，其输出要发送的数据；分组生成处理部分，其生成包含该数据的分组；存储部分，其存储该分组的多个目的地；虚拟接口，其对多个目的地依次进行重写由存储在所述存储部分中的多个目的地之一在所述分组生成处理部分所生成的分组中所设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及实际接口，每次从所述虚拟接口输出分组时，该实际接口将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

根据上述本发明的实施例，当发送装置经由网络向多个目的地发送分组时，不管网络的类型如何，可以降低发送装置的CPU上的负荷。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的发送装置的功能配置的图；

图2是示出不使用虚拟I/F向多个目的地发送相同数据的处理的流程的流程图；

图3是示出通过使用虚拟I/F向多个目的地发送相同数据的处理的流程的流程图；

图4是示出根据本发明实施例的发送装置的操作的具体示例的图；

图5示出根据本发明实施例的发送装置所执行的添加目的地的序列；

图6是示出当根据本发明实施例的发送装置接收ICMP错误时的操作示例的图；

图7是将图6中所示的处理表示为序列图的图；

图8是示出当根据本发明实施例的发送装置被应用于RTP/RTCP流时的选择性重新发送示例的图；

图9是将图8中所示的处理表示为序列图的图；

图10示出虚拟I/F所执行的处理的流程图；以及

图11是在根据本发明实施例的发送装置被应用于TCP通信的情况下的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书与附图中，将使用相同的参考数字来表示具有基本相同功能与结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。

另外，以下，将按以下顺序描述“具体实施方式”。

1.实施例

1-1.发送装置概述

1-2.发送装置的功能配置

1-3.不使用虚拟I/F的情况

1-4.使用虚拟I/F的情况

1-5.发送装置的操作的具体示例

1-6.发送装置进行的添加目的地的序列

1-7.当发送装置接收ICMP错误时的操作示例

1-8.当进行RTP数据发送时的选择性重新发送的示例

1-9.虚拟I/F执行的处理

1-10.将发送装置应用于TCP通信的情况

2.修改示例

3.总结

<1.实施例>

[1-1.发送装置概述]

将描述根据本发明实施例的发送装置。当向多个目的地发送相同数据时，根据本发明实施例的发送装置经由用于多点发送的虚拟网络接口(以下，也称为“虚拟I/F 120”)发送数据，从而降低导致瓶颈的IP分组生成处理的次数，并且降低发送装置的CPU上的负荷。要发送的数据是但不被特别限制为视频流等。

此外，发送装置的虚拟I/F 120可以通过在根据设置的目的地信息重写分组的IP头标和传输头标的同时将该分组传递到实际网络接口(以下，也称为“实际I/F 130”)来实现多点发送。传输头标的例子包括UDP(用户数据报协议)的头标和TCP(发送控制协议)的头标。

另外，在发送装置经由虚拟I/F 120进行通信的情况下，在发送装置内部生成的套接(socket)变为仅用于发送，并且发送装置难以接收诸如ICPM(因特网控制消息协议)分组的响应和进行错误控制。因此，在发送装置内部生成仅用于接收使用的套接，以使发送装置可以接收该响应。

此外，经由虚拟I/F 120由发送装置所发送的数据被发送到所有指定的目的地，因此难以选择性地重新发送数据。从而，发送装置可以通过生成用于重新发送的套接并致使数据从所生成的用于重新发送的套接重新发送来进行选择性重新发送。

[1-2.发送装置的功能配置]

图1是示出根据本发明实施例的发送装置的功能配置的图。如图1中所示，在由为发送装置10所提供的CPU(未示出)所执行的应用中，包括用于实现虚拟I/F控制部分110的应用和用于实现实际I/F控制部分140的应用。此外，在由为发送装置10所提供的CPU(未示出)所执行的设备驱动器中，包括用于实现虚拟I/F 120和实际I/F 130的设备驱动器。

除此之外，核心部分(kernel)由为发送装置10所提供的CPU(未示出)执行。在该核心部分中，包括了用于根据网络层协议进行处理的程序以及用于根据传输层协议进行处理的程序。此处，IP被用作网络层协议，并且UDP被用作传输层协议，但是它们不限于此。诸如那些应用、核心部分、以及设备驱动器的程序被存储在例如为发送装置10所提供的存储部分(未示出)中，并且各个功能块(虚拟I/F控制部分110、虚拟I/F 120、实际I/F 130、实际I/F控制部分140等)通过被CPU执行而实现。

各个功能块所使用的数据可以是存储在例如为发送装置10所提供的存储部分(未示出)中的数据。实际I/F 130的通信可以经由例如为发送装置10所提供的通信设备(未示出)来进行。

发送装置10通过虚拟I/F控制部分110将要发送的数据发送到虚拟I/F120(步骤S110)。然后，在核心部分中进行IP分组生成处理(步骤S120)之后，通过核心部分将IP分组发送到虚拟I/F 120(步骤S130)。用于进行核心部分中的分组生成处理的功能块具体地起着分组生成处理部分的示例的作用。在重写IP头标和UDP头标(步骤S140)的同时，虚拟I/F 120多次将其头标被重写的分组发送到实际I/F 130(步骤S150)，从而实现多点分发(distribution)。通过从虚拟I/F控制部分110输出到虚拟I/F 120的发送目的地添加/删除请求来控制分发的目的地(步骤S160)。

在诸如ICMP错误的响应从目的地发送回到实际I/F 130(步骤S170)的情况下，因为应用难以经由虚拟I/F 120接收该错误，所以应用经由实际I/F控制部分140接收该错误。在分组在网络中丢失的情况下，需要发送装置10重新发送分组，然而当经由虚拟I/F 120发送分组时，分组被发送到所有目的地。当实际I/F控制部分140仅将分组重新发送到其中分组已经丢失的目的地(步骤S180)时，可以实现选择性重新发送。

[1-3.不使用虚拟I/F的情况]

图2是示出不使用虚拟I/F 120向目的地A到C 3个目的地发送相同数据的处理的流程的流程图。发送装置10经由网络与目的地A到C通信。在不使用虚拟I/F 120将相同数据发送到目的地A到C的3个目的地的情况下，应用将数据发送到目的地A到C中的每个(步骤S210A到步骤S210C)，而且核心部分的分组生成处理进行三次(步骤S211A到步骤S211C)。

[1-4.使用虚拟I/F的情况]

图3是示出通过使用虚拟I/F 120向目的地A到C 3个目的地发送相同数据的处理的流程的流程图。根据本发明实施例的发送装置10通过使用虚拟I/F120将相同的数据发送到目的地A到C的3个目的地。应用将数据发送到作为虚设(dummy)目的地的目的地V(步骤S310)。基于用户输入的并且其输入被为发送装置10所提供的输入部分(未示出)接受的数据和发送操作来进行该应用所进行的数据发送(步骤S310)。

核心部分生成寻址到目的地V的分组一次(步骤S311)。在参照目的地表(步骤S312)并且将所生成的分组的头标重写到目的地A到C的同时，虚拟I/F 120将其头标被重写的分组发送三次(步骤S313A到步骤S313C)。目的地表被存储在为发送装置所提供的存储部分(未示出)中，并且由虚拟I/F120读取和使用。以此方式，在使用虚拟I/F 120的情况下，分组生成处理仅进行一次，因此减轻了CPU上的负荷。

[1-5.发送装置的操作的具体示例]

图4是示出发送装置10的操作的具体示例的图。作为虚拟I/F 120的地址，例如，设置了虚设地址“192.168.100.1”。虚拟I/F控制部分110创建了使用bind()将虚设地址绑定到的套接，并且使用connect()将该套接连接到作为虚设目的地的“192.168.100.2”。在目的地表中，设置了“(开始点地址)192.168.0.1:10000，(结束点地址)192.168.10.2:20000”，“(开始点地址)192.168.0.1:10000，(结束点地址)192.168.10.3:20000”，以及“(结束点地址)192.168.0.1:10000，(结束点地址)192.168.10.4:20000”。这些设置由ioctl()编辑。

当虚拟I/F控制部分110从所创建的套接发送数据时，在核心部分中数据被IP-分组，并且IP分组到达虚拟I/F 120。虚拟I/F 120将IP分组传递到实际I/F 130，同时根据目的地表重写IP分组的头标。实际I/F 130将其头标被重写的IP分组按原样发送到网络。由于在虚拟I/F 120中重写了头标，所以难以在接收分组的一侧将通过上述技术发送的分组与通过一般技术所发送的分组相区分。

[1-6.发送装置进行的添加目的地的序列]

图5示出发送装置10进行的添加目的地的序列。首先，虚拟I/F控制部分110接收目的地添加请求(步骤S410)，并且请求实际I/F控制部分140创建用于接收/重新发送的套接(步骤S420)。基于用户输入的并且其输入被为发送装置10所提供的输入部分(未示出)接受的目的地和目的地添加操作来进行虚拟I/F控制部分110所接收的目的地添加请求。在创建了套接(步骤S430)之后，实际I/F控制部分140发送回套接创建完成响应(步骤S440)。在那之后，虚拟I/F控制部分110向虚拟I/F 120发送目的地添加请求(步骤S450)，虚拟I/F 120将由目的地添加请求指定的目的地添加到目的地表(步骤S460)。当目的地的添加完成之后，虚拟I/F 120向虚拟I/F控制部分110发送回目的地添加完成响应(步骤S470)。

[1-7.发送装置接收ICMP错误时的操作示例]

图6是示出当发送装置10接收到ICMP错误时的操作示例。实际I/F控制部分140使用用于接收/重新发送的套接经由实际I/F 130接收ICMP错误(步骤S510)，并且将目的地删除请求发送到虚拟I/F控制部分110，以停止向其中已经出现ICMP错误的目的地的数据发送(步骤S520)。当虚拟I/F控制部分110接收到该目的地删除请求时，虚拟I/F控制部分110向虚拟I/F 120发送目的地删除请求(步骤S530)，当虚拟I/F 120接收到该目的地删除请求时，虚拟I/F 120从目的地表中删除由该目的地删除请求所指定的目的地。于是，停止向该目的地的数据发送。

图7是将图6中所示的处理表示为序列图的图。首先，当接收到ICMP错误(步骤S510)时，实际I/F 130向实际I/F控制部分140发送该ICMP错误。当使用用于接收/重新发送的套接接收到该ICMP错误时，实际I/F控制部分140向虚拟I/F控制部分110发送目的地删除请求(步骤S520)。当接收到该目的地删除请求时，虚拟I/F控制部分110向虚拟I/F 120发送该目的地删除请求(步骤S530)。

虚拟I/F 120从目的地表中删除由该目的地删除请求所指定的目的地(步骤S540)，并且当完成目的地的删除时，向虚拟I/F控制部分110发送回目的地删除完成响应(步骤S550)。当接收到该目的地删除完成响应时，虚拟I/F控制部分110向实际I/F控制部分140发送套接删除请求(步骤S560)。当接收到该套接删除请求时，实际I/F控制部分140删除与该目的地对应的、用于接收/重新发送的套接(步骤S570)，并且向虚拟I/F控制部分110发送套接删除完成响应(步骤S580)。

[1-8.进行RTP数据发送时的选择性重新发送的示例]

图8是示出当将根据本发明实施例的发送装置应用于RTP/RTCP流时的选择性重新发送的示例。在RTP(实时协议)/RTCP(RTP控制协议)流中，使用RTCP进行RTP分组丢失的通知，并且可以提示向发送装置10重新发送。在图8中所示的例子中，“192.168.0.4”的终端(目的地C)检测到分组“2”丢失，并且通过使用RTCP进行向发送装置10的分组“2”丢失通知(步骤S610)。RTP/RTCP控制部分150向实际I/F控制部分140发送分组“2”丢失的事实(步骤S620)，并且实际I/F控制部分140使用与目的地C对应的用于接收/重新发送的套接来接收分组“2”丢失的该事实，并且经由实际I/F 130仅向“192.168.0.4”的终端(目的地C)重新发送分组。

图9是将图8中所示的处理表示为序列图的图。RTP/RTCP控制部分150将要发送的RTP数据发送到目的地V的地址“192.168.100.2”(步骤S710)，并且虚拟I/F控制部分110将所接收的RTP数据发送到核心部分(步骤S720)。当接收RTP数据时，核心部分生成包含该RTP数据的分组(步骤S730)，并且将所生成的分组发送到虚拟I/F 120。在虚拟I/F 120参照目的地表(步骤S740)并且将所生成的分组的头标重写到目的地A到C的地址中(步骤S750A到步骤S750C)的同时，虚拟I/F 120将其头标被重写的分组发送三次。

当目的地C检测到分组丢失时(步骤S760)，目的地C使用RTCP向RTP/RTCP控制部分150通知该通知(步骤S610)，并且RTP/RTCP控制部分150将RTP重新发送请求发送到实际I/F控制部分140(步骤S620)。当接收到该RTP重新发送请求时，实际I/F控制部分140经由实际I/F 130仅向目的地C重新发送分组(步骤S620)。

[1-9.虚拟I/F执行的处理]

图10示出虚拟I/F 120执行的处理的流程图。当从核心部分接收到IP分组时，虚拟I/F 120参照目的地表(步骤S810)。当目的地表中存在目的地数据时(步骤S820中的“是”)，虚拟I/F 120基于该目的地数据重写IP分组的头标(IP头标)(步骤S830)，并且重新计算IP校验和(checksum)(步骤S840)。然后，虚拟I/F 120重写该IP分组的UDP头标(步骤S850)，重新计算UDP校验和(步骤S860)，并且将该IP分组发送到实际I/F 130(步骤S870)。虚拟I/F 120进行步骤S830到步骤S870中所示的处理，直至目的地表中不再有目的地数据，并且当目的地表中不存在目的地数据时(步骤S820中的“否”)，处理终止。

[1-10.将发送装置应用于TCP通信的情况]

图11是在将根据本发明实施例的发送装置应用于TCP通信的情况下的示意图。按与在进行UDP通信的情况下几乎相同的方式进行步骤S910到步骤S940和步骤S960。注意，在进行TCP通信的情况下，在TCP层中进行重新发送和速率控制，因此，需要虚拟I/F 120在重写IP分组的头标之后将IP分组传递到TCP层(步骤S950)。在进行UDP通信的情况下，虚拟I/F 120直接将IP分组传递到IP层。

当从TCP ACK的内容中检测到分组的丢失(步骤S970)时，在TCP处理中，核心部分进行选择性重新发送而不进行向应用的通知(步骤S980)。实际I/F控制部分140仅进行套接的生成/删除，而不管选择性重新发送处理(步骤S990)。例如，在TCP RST到达的情况下，在核心部分的TCP处理中，向实际I/F控制部分140通知TCP RST的到达，并且实际I/F控制部分140进行诸如套接删除的处理。在将根据本发明实施例的发送装置应用于TCP通信的情况下，尽管被降低的CPU上的负荷量小于在UDP通信的情况下被降低的CPU上的负荷量，但是当与一般通信相比时甚至可以更多地提高效率。

<2.修改示例>

本领域中技术人员应该理解，取决于设计要求和其它因素，可以发生各种修改、组合、子组合以及变更，只要它们在所附权利要求或者其等效物的范围内即可。

例如，不一定要按在本发明实施例中使用的序列图和流程图中所示的顺序来执行这些序列图和流程图中所示的步骤。即，可以适当地改变并执行本发明实施例中所使用的序列图和流程图中所示步骤的顺序。

<3.总结>

根据本发明实施例，当发送装置经由网络向多个目的地发送分组时，不管网络的类型如何，可以降低发送装置的CPU上的负荷。即，例如，即使当网络不支持IP多播时，该发送装置也可以经由网络向多个目的地发送分组，同时降低发送装置的CPU上的负荷。

因此，发送装置分发数据时发送装置的CPU上的负荷被降低，因此，发送装置变得能够将数据分发到更多目的地。此外，由于可以降低发送装置的CPU上的负荷，所以变得容易地在进行数据分发的同时进行除数据分发之外的处理。当通过CPU能力被限制的嵌入设备进行多点分发等时，根据本发明实施例的发送装置是特别适合的。

本申请包含与2010年3月30日在日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2010-079071中所公开的主题相关的主题，其全部内容通过参考并入此处。

Claims (7)

1.一种发送装置，包括：

虚拟接口控制部分，其输出要发送的数据；

分组生成处理部分，其生成包含该数据的分组；

存储部分，其存储该分组的多个目的地；

虚拟接口，其对多个目的地依次进行重写由存储在所述存储部分中的多个目的地之一在所述分组生成处理部分所生成的分组中所设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及

实际接口，每次从所述虚拟接口输出分组时，该实际接口将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

2.根据权利要求1所述的发送装置，

其中，所述虚拟接口控制部分生成用于发送的套接，并且经由所生成的用于发送的套接向虚拟接口输出分组。

3.根据权利要求2所述的发送装置，还包括

实际接口控制部分，其为存储在所述存储部分中的每个目的地生成用于接收的套接，并且当使用所生成的用于接收的套接经由所述实际接口接收到指示已经发生分组发送中的错误的响应时，该实际接口控制部分向所述虚拟接口控制部分输出目的地删除请求，该目的地删除请求指示从存储在所述存储部分中的目的地中删除与已经接收到响应的用于接收的套接对应的目的地。

4.根据权利要求3所述的发送装置，

其中，当从所述实际接口控制部分输出所述目的地删除请求时，所述虚拟接口控制部分向所述虚拟接口输出指示从存储在所述存储部分中的目的地中删除该目的地的目的地删除请求，以及

其中，当从所述虚拟接口控制部分输出所述目的地删除请求时，所述虚拟接口从存储在所述存储部分中的目的地中删除该目的地。

5.根据权利要求2所述的发送装置，还包括

实际接口控制部分，其对于存储在所述存储部分中的每个目的地生成用于重新发送的套接，当使用所生成的用于重新发送的套接经由所述实际接口接收到指示已经发生分组丢失的响应时，该实际接口控制部分向与已经接收该响应的用于重新发送的套接对应的目的地重新发送丢失的分组。

6.一种发送方法，包括下列步骤：

存储分组的多个目的地；

输出要发送的数据；

生成包含该数据的分组；

对于多个目的地依次进行重写由所述多个目的地之一在所述分组中设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及

每次输出分组时，将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

7.一种用于致使计算机起发送装置的作用的程序，所述发送装置包括

虚拟接口控制部分，其输出要发送的数据；

分组生成处理部分，其生成包含该数据的分组；

存储部分，其存储该分组的多个目的地；

虚拟接口，其对多个目的地依次进行重写由存储在所述存储部分中的多个目的地之一在所述分组生成处理部分所生成的分组中所设置的目的地、并且输出其中目的地被重写的分组的处理；以及

实际接口，每次从所述虚拟接口输出分组时，该实际接口将该分组发送到在该分组中所设置的目的地。

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