CN102984064A

CN102984064A - 区分转发大象流的方法及系统

Info

Publication number: CN102984064A
Application number: CN2012105822535A
Authority: CN
Inventors: 张卫峰; 方沛昱; 廖继平
Original assignee: Centec Networks Suzhou Co Ltd
Current assignee: Centec Networks Suzhou Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明提供一种区分转发大象流的方法及系统，其中，所述方法包括如下步骤：S1.设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；S2.提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；S3.查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。本发明通过捕捉出属于大象流的流，并对大象流数据包进行区别对待，并选择一条最佳的转发路径进行大象流的转发，从而大大减低出现“拥塞”的可能性。

Description

区分转发大象流的方法及系统

技术领域

本发明涉及以太网交换芯片领域，尤其涉及一种基于ASIC实现区分转发大象流的方法及系统。

背景技术

目前，在数据中心网络中，对流的控制是其最核心的内容。现有技术中，一般都用一个单一的流表（比如TCAM）进行简单的控制，并通过ACL来匹配数据流，进行重定向转发，由于数据中心中数据流太多，要控制所有流代价太大。统计数据表明，数据中心中的90%的数据流量是由10%的流所产生的，所以只要能对这10%的流进行识别和控制，那就可以很好的优化数据中心网络，这10%的流我们称之为大象流。然而，现有技术中并未实现对大象流进行区别对待，从而增大了发生数据“拥塞”的可能性。

发明内容

本发明所需解决的技术问题在于提供一种区分转发大象流的方法，以降低发生拥塞的可能性。

相应地，本发明还提供一种区分转发大象流的系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种区分转发大象流的方法，其包括如下步骤：S1、设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；S2、提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；S3、查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1具体包括：在ACL表里面安装若干特征流表项；一旦检测到有流命中所述特征流表项的一种，则将该流送达到大象流识别器进行流量统计，若统计该流的流量大于特定阈值，则将当前流确定为大象流；其中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流。

作为本发明的进一步改进，所述“确定最佳路径”的步骤具体包括：在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；比较以获得所述路径中负载值最小的路径，并将其设定为最佳路径。

作为本发明的进一步改进，该方法还包括：设置一用于检测流的间隙的大象流切换开关，以在检测到流之间的间隙后，再进行路径的切换。

作为本发明的进一步改进，该方法还包括：监测所述大象流的停止，并在所述大象流停止后，删除被安装到所述微表中的关键字组合。

作为本发明的进一步改进，所述关键字组合包括报文IP目的地址、IP源地址、协议号、4层目的端口以及4层源端口。

相应地，本发明的一种区分转发大象流的系统，其包括：识别单元、用于设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；安装单元、用于提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；及转发单元、用于查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。

作为本发明的进一步改进，所述识别单元具体包括：设定单元、用于在ACL表里面安装若干特征流表项；捕捉处理单元、用于在检测到有流命中所述特征流表项的一种，将该流送达到大象流识别器进行流量统计，若统计该流的流量大于特定阈值，则将当前流确定为大象流；其中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流。

作为本发明的进一步改进，所述安装单元具体用于：在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；比较以获得所述路径中负载值最小的路径，并将其设定为最佳路径。

作为本发明的进一步改进，该系统还包括：路径切换单元、用于设置一用于检测流的间隙的大象流切换开关，以在检测到流之间的间隙后，再进行路径的切换；及老化处理单元、用于监测所述大象流的停止，并在所述大象流停止后，删除被安装到所述微表中的关键字组合。

相较于现有技术，本发明通过捕捉出属于大象流的流，并对大象流数据包进行区别对待，并选择一条最佳的转发路径进行大象流的转发，从而大大减低出现“拥塞”的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术的技术方案，下面将对本发明具体实施例或现有描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下述附图仅为本发明的一部分附图，对于本领域普通技术人员而言，在不作出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中区分转发大象流的系统的原理图；

图2是本发明一实施例中区分转发大象流的方法的基本步骤流程图；

图3是本发明一实施例中区分转发大象流的系统的单元示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，基于本发明的各实施例，本领域的普通技术人员在未作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均应包含在本发明的保护范围内。

请参照图1及图2所示，其为本发明区分转发大象流的系统及相应方法的具体实施例。由于现有的流控制方案中，对TCAM的依赖程度较高，受限于TCAM的成本及大小，很难支持较大的流表表项。于是，在本发明实施例中，主要采用哈希（Hash）表来实现，其中，该系统主要包括：访问控制列表（Access Control List, ACL）10、大象流识别器20、大象流切换开关40、微流表33以及用于转发普通流的二层转发表31及三层转发表32。其中，ACL流表10是TCAM表，大象识别器20包含了4个哈希表（该识别器通过bloom filter算法实现，其为本领域技术人员所熟知的技术），大象流切换开关40包含了一个大数组，而微流表33则是一个比较大的哈希表。

如图2所示，在本实施例中，所述区分转发大象流的方法，其包括如下步骤：

S1、设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；

其中，在优选的实施例中，其具体过程如下：

首先，在ACL表里面安装若干特征流表项；之后，一旦检测到有流命中所述特征流表项的一种，则将该流送达到大象流识别器进行流量统计，该识别器会检测该流的绝对的数据量或者每秒的数据量，若统计该流的流量大于特定阈值（该值由管理员根据情况设定，其为可调配的），则将当前流确定为大象流，并通知CPU；其中，在本实施例中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流等。

S2、提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；CPU在接收到大象流被捕捉的通知后，便可根据事先的配置，提取出一些关于该流的特征，在本实施例中，这些特征包括报文的IP五元组（即IP目的地址+IP源地址+协议号+4层目的端口+4层源端口），之后将提取出的上述特征安装于微流表中。当然，在本发明其他实施例中，若想提取更复杂的特征，也可以安装到ACL表项的前面。

此外，安装这些特定的流表项的时候，需要指定流表项的关键字和该流所要走的路径。在上述实施例中，流表项的关键字就是这五元组（如果是使用ACL则可以是更复杂的关键字组合），而路径则可以有很多条，这个时候我们会从多条路径中选择一条负载最轻的或者是符合某些安全策略的路径（称之为最佳路径），其中，确定最佳路径”的步骤具体包括：在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；芯片自动比较以获得所述路径中负载值最小的路径，并将其设定为最佳路径。

S3、查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。其中，由于报文可能同时做二、三层和微流表查找，所以需要通过大象流切换开关来选择一个结果，换言之，对于报文原来走正常二、三层转发，现要切换到微流表转发，所以需要在后面通过切换开关来仲裁。

在本实施例中，为了避免报文走不同的路径乱序（之前走正常转发，现在要切换到新的路径），在需要切换路径时，不能让该流马上切换到新路径，而是通过大象流切换开关来选中流的间隙（如TCP报文的三次握手之间有间隙），并在检测到间隙之后再进行路径切换。其中，检测间隙的原理如下：在间隙期，该流表项是没有报文命中它的，所以我们只需要对该流表项起一个定时器，每次有报文来的时候，就重置这个定时器，如果一段时间没有被重置，该定时器超时了，就把该流表项标记为空闲状态，表示可以切换路径。

此外，在本发明实施例中，大象流安装之后，过了一段时间也许这个流就停了，需要老化掉，于是，本发明通过大象流识别器监控大象流何时停止，若一段时间内不再收到该流的报文，就认为这条流可以老化掉了，这时会通知CPU删除被安装到所述微表中的关键字组合。

请参照图3所示，在本发明一实施例中，一种区分转发大象流的系统，其包括识别单元101、安装单元102、转发单元103、路径切换单元104、及老化处理单元105。

识别单元101用于设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；其中，在本实施例中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流等。

其中，优选地，所述识别单元101具体包括：

一设定单元、用于在ACL表里面安装若干特征流表项；

一捕捉处理单元、用于在检测到有流命中所述特征流表项的一种，将该流送达到大象流识别器进行流量统计，若统计该流的流量大于特定阈值，则将当前流确定为大象流；其中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流。

安装单元102用于提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；优选地，所述安装单元102具体用于：

在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；

比较以获得所述路径中负载值最小的路径，并将其设定为最佳路径。

转发单元103用于查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。

路径切换单元104用于设置一用于检测流的间隙的大象流切换开关，以在检测到流之间的间隙后，再进行路径的切换；及

老化处理单元105用于监测所述大象流的停止，并在所述大象流停止后，删除被安装到所述微表中的关键字组合。

值得一提的是，文中所记载的有关区分转发大象流的系统的实施例中的相关具体技术细节请参文中所记载的区分转发大象流的方法的实施例，在此，申请人不在予以赘述。

综上所述，本发明通过捕捉出属于大象流的流，并对大象流数据包进行区别对待，并选择一条最佳的转发路径进行大象流的转发，从而大大减低出现“拥塞”的可能性；并且本发明采用哈希表来实现较大的流表项的支持，在一定程度上，也降低了芯片的成本开销。

以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种区分转发大象流的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S2、提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；

S3、查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

在ACL表里面安装若干特征流表项；

一旦检测到有流命中所述特征流表项的一种，则将该流送达到大象流识别器进行流量统计，若统计该流的流量大于特定阈值，则将当前流确定为大象流；

其中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“确定最佳路径”的步骤具体包括：

在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

设置一用于检测流的间隙的大象流切换开关，以在检测到流之间的间隙后，再进行路径的切换。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

监测所述大象流的停止，并在所述大象流停止后，删除被安装到所述微表中的关键字组合。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述关键字组合包括报文IP目的地址、IP源地址、协议号、4层目的端口以及4层源端口。

7.一种区分转发大象流的系统，其特征在于，其包括：

识别单元、用于设定大象流的特征流表项及一用于设别大象流的大象流识别器，以捕捉属于大象流的流；

安装单元、用于提取被捕捉的流中的关键字组合以安装于一微流表中，并确定转发该数据流的最佳路径；及

转发单元、用于查找所述微流表并基于所述最佳路径转发所述大象流，查找二层、或三层转发表进行普通流的转发。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述识别单元具体包括：

设定单元、用于在ACL表里面安装若干特征流表项；

捕捉处理单元、用于在检测到有流命中所述特征流表项的一种，将该流送达到大象流识别器进行流量统计，若统计该流的流量大于特定阈值，则将当前流确定为大象流；其中，所述特征流表项用于捕捉的大象流包括：目的四层端口号为80的流，或者发送到服务器的流，或者所有TCP的流。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述安装单元具体用于：

在多条发送路径中分别通过计数器统计其负载值；

10.根据权利要求7至9任意一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

路径切换单元、用于设置一用于检测流的间隙的大象流切换开关，以在检测到流之间的间隙后，再进行路径的切换；及

老化处理单元、用于监测所述大象流的停止，并在所述大象流停止后，删除被安装到所述微表中的关键字组合。