CN102497323A

CN102497323A - 一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统和方法

Info

Publication number: CN102497323A
Application number: CN2011104271028A
Authority: CN
Inventors: 刘朝辉; 窦晓光; 李锋伟; 刘灿; 邵宗有
Original assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Current assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明提供一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统和方法，构造随机数K，使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。利用随机数序列配置和修改网卡芯片的参数，基于intel万兆网卡的分流HASH算法，实现报文的同源同宿分流。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：解决了基于intel万兆网卡实现同源同宿的报文分流的问题。

Description

一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统和方法

技术领域

本发明属于网络数据处理领域，具体涉及一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统和方法。

背景技术

Intel万兆网卡支持多缓冲区队列技术，可以把网口输入的报文分流到多个接收报文的缓冲区队列，分流采用的算法，是把报文的IP字段和一个随机数序列K进行位运算，得到一个值，作为报文目标缓冲区队列的编号，这种方法可以保证源ip和目的ip相同的报文被分流到同一个缓冲区队列。

在有些应用中，报文分流不仅要保证源ip和目的ip相同的报文被分流的同一个缓冲队列，还要保证源目ip互换后的报文也要分配到同一个队列，称为同源同宿，intel网卡默认的分流方法无法实现同源同宿的分流。

专利号为CN201010538814.2，名称为“支持多用户的高速报文分流方法”公开了一种支持多用户的高速报文分流方法，目的是为支持多用户模式的高速大容量分流设备提供一种高速、低延迟的数据报文从单块输入卡到多块输出卡的组播分流方法。技术方案是先修改输入卡、输出卡，使输入卡支持多用户模式，使输出卡支持指定端口分流，构建由输入卡、交换卡和输出卡组成的两级交换结构；然后初始化两级交换结构并采用两级交换结构进行分流。

专利号为CN201010598343.4，名称为“一种基于保证连接均衡性的报文分流方法”公开了一种保证TCP连接均衡性的报文分流方法。建立一张基于四元组的分流表；记录每个四元组信息并分配流序号；当IP包到达网络设备时，查找分流表，若可以找到该四元组，则取出流序号进行分流；否则为其在分流表中新分配一项，并分配一个流序号。本发明采用这种方式可以实现网络分流设备负载更加均衡。

但上述技术方案中，硬件本身实现的分流不能做到同源同宿，需要同源同宿分流时，只使用一个缓冲区队列，网卡上的硬件芯片把所有报文分流到一个队列，然后再由软件把该队列中的报文按同源同宿的方法分流到其他队列。而软件实现同源同宿分流，不能充分发挥intel网卡硬件芯片分流的功能，带来系统性能的损失。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，通过设计intel网卡中分流算法的随机K值，配置和修改网卡芯片的参数，实现了硬件同源同宿的报文分流。

本发明提供了一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其包括下列模块：初始化模块，该模块构造随机数K，并且设置网卡芯片的HASH值R初始值为0；源目IP地址I判断模块，该模块扫描输入报文的源目IP地址I，并对每一位b进行判断，如果b＝1，则进入获取新HASH值模块，否则进入结束循环判断模块；获取新HASH值模块，该模块利用当前HASH值和K的最左边32位得到新的HASH值R；获取新K值模块，该模块把K左移1位，作为新的K；结束循环判断模块，该模块判断是否结束循环，如果结束循环，则进入确定目标缓冲区队列模块，否则进入源目IP地址I判断模块；确定目标缓冲区队列模块，该模块利用R和缓冲区队列数得到该报文的目标缓冲区队列。

本发明提供的基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其初始化模块中随机数K的构造是如下实现的：使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。

本发明提供的基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其源目IP地址I判断模块中从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，扫描64位从而对每一位b进行判断。

本发明提供的基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其获取新HASH值模块中对当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R。

本发明提供的基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其确定目标缓冲区队列模块中得到新K值并且扫描I结束后，返回最终的R和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。

本发明还提供了一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的方法，构造随机数K，使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。

完成所述K[i]＝K[i+4]后，配置网卡芯片，设置HASH值R初始值为0。

完成所述配置网卡芯片和初始化HASH值R后，从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，64位，对每一位b进行判断。

所述每一位b进行判断完成后，如果b等于1，则把当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R。

得到所述新的HASH值R后，把K左移1位，作为新的K。

得到所述新K值后，扫描I结束后，返回最终的R，和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：需要同源同宿分流时，避开了由软件把该队列中的报文按同源同宿的方法分流到其他队列，不通过软件实现同源同宿分流，充分发挥intel网卡硬件芯片分流的功能，带来系统性能的提升。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

本发明利用intel网卡的算法特点，设计一个可实现同源同宿计算的随机数，配置到网卡中，利用随机数和IP地址的位运算，实现同源同宿的分流。

本发明提供了一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其包括下列模块：初始化模块，该模块构造随机数K，使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]，并且设置网卡芯片的HASH值R初始值为0；源目IP地址I判断模块，该模块从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，扫描64位从而对每一位b进行判断，如果b＝1，则进入获取新HASH值模块，否则进入结束循环判断模块；获取新HASH值模块，该模块利用当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R；获取新K值模块，该模块把K左移1位，作为新的K；结束循环判断模块，该模块判断是否结束循环，如果结束循环，则进入确定目标缓冲区队列模块，否则进入源目IP地址I判断模块；确定目标缓冲区队列模块，该模块利用最终的R和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。

图1是本发明的流程示意图。

本发明的方法和过程如下：

(1)构造随机数K，使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。

(2)配置网卡芯片，设置HASH值R初始值为0。

(3)从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，64位，对每一位b进行判断。

(4)如果b等于1，则把当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R。

(5)把K左移1位，作为新的K。

(6)扫描I结束后，返回最终的R，和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。

本发明通过设计intel网卡中分流算法的随机K值，配置和修改网卡芯片的参数，实现了硬件同源同宿的报文分流。不通过软件实现同源同宿分流，充分发挥intel网卡硬件芯片分流的功能，带来系统性能的提升。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的方法，其包括下列步骤：

(1)构造随机数K，设置网卡芯片的HASH值R初始值为0；

(2)扫描输入报文的源目IP地址I，并对每一位b进行判断，如果b＝1，则进入步骤(3)，否则进入步骤(5)；

(3)利用当前HASH值和K的最左边32位得到新的HASH值R；

(4)把K左移1位，作为新的K；

(5)判断是否结束循环，如果结束循环，则进入步骤(6)，否则进入步骤(2)；

(6)利用R和缓冲区队列数得到该报文的目标缓冲区队列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中随机数K的构造是如下实现的：使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。

3.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，扫描64位从而对每一位b进行判断。

4.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中对当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R。

5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，步骤(6)中得到新K值并且扫描I结束后，返回最终的R和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。

6.一种基于intel万兆网卡实现同源同宿报文分流的系统，其包括下列模块：

初始化模块，该模块构造随机数K，并且设置网卡芯片的HASH值R初始值为0；

源目IP地址I判断模块，该模块扫描输入报文的源目IP地址I，并对每一位b进行判断，如果b＝1，则进入获取新HASH值模块，否则进入结束循环判断模块；

获取新HASH值模块，该模块利用当前HASH值和K的最左边32位得到新的HASH值R；

获取新K值模块，该模块把K左移1位，作为新的K；

结束循环判断模块，该模块判断是否结束循环，如果结束循环，则进入确定目标缓冲区队列模块，否则进入源目IP地址I判断模块；

确定目标缓冲区队列模块，该模块利用R和缓冲区队列数得到该报文的目标缓冲区队列。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，初始化模块中随机数K的构造是如下实现的：使K的前面3个32位相等，也就是说，随机数序列K中的前12个字节，排列为K[0]K[1]K[2]…K[11]，满足关系K[i]＝K[i+4]。

8.根据权利要求6-7所述的系统，其特征在于，源目IP地址I判断模块中从左到右依次扫描输入报文的源目IP地址I，共8个字节，扫描64位从而对每一位b进行判断。

9.根据权利要求6-8所述的系统，其特征在于，获取新HASH值模块中对当前HASH值和K的最左边32位进行异或运算，得到新的HASH值R。

10.根据权利要求6-9所述的方法，其特征在于，确定目标缓冲区队列模块中得到新K值并且扫描I结束后，返回最终的R和缓冲区队列数取模运算后，作为该报文的目标缓冲区队列。