CN103384223B - 一种流表项更新方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流表项更新方法及设备，属于数据通信报文流转发，接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，根据所述路由信息转发报文，报文转发完成后创建流表项，依据所述查找过路由的标记，从记录的路由信息中抽取路由前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；当路由信息变化时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项。本发明的有益效果如下：为路由器中流转发表项的更新提供了一种非常灵活和高效的方法和设备，通过将报文查过的路由和对应的流表项进行关联，提高了转发性能。

Description

一种流表项更新方法及设备

技术领域

本发明属于数据通信报文流转发领域，具体涉及一种流表项更新方法及设备。

背景技术

随着网络的飞速发展和网络应用的快速普及，各种高速网络业务对数据通信设备的性能要求越来越高了，如何能在相同硬件设备的基础上，支撑不断增长的网络流量，并且满足不断提高的业务性能要求，这就对网络设备提出了一个新的难题。目前流转发技术就是为了解决这一难题应运而生的一种能提高转发性能的快速转发方法。

在数据通信设备中，当接收到报文需要转发时，流转发通过解析报文的基础5元组(源IP、目的IP、源端口、目的端口、协议号)来创建与该报文对应的流表项，流表项中记录了该报文在查找路由时匹配的路由结果，同时该报文会经过各业务模块，例如ACL(Access Control Lists，访问控制列表)、QOS(Quality of Service，服务质量)等的处理，处理后的结果也会保存到流表项中，这样属于一条流的后续报文的处理总是直接应用流表项中记录的选路结果和业务模块处理结果，从而极大提升了转发性能。

在实际的网络运行环境中，可能会存在路由震荡的情况，也就是路由信息会发生变化。如果流表项中保存的路由信息不进行更新，那么报文仍然应用流表项中保存的老的路由信息，会导致报文转发的结果不正确。用户的业务配置也可能会发生变化，比如重新配置了QOS或者ACL的规则等，同理如果流表项不进行更新，那么也会导致报文转发结果不正确。因此流转发需要有对流表项进行更新的机制。

目前关于流转发表项更新的技术主要是通过设置一个全局变化标识来判断是否需要更新，当路由信息或者配置信息有变化时就会设置这个标识。(参见CN200710063032.6)比如路由信息发生变化时，设置路由变化标识后会重新查找路由表并更新对应流表项中保存的路由信息，配置信息发生变化时，再设置相应的业务模块的变化标识并重新进入业务模块处理，最后再更新流转发表项中保存的配置信息。

然而，以上方案中当路由信息发生变化时，每次进行流表项更新都需要重新查找路由表，找到新的路由信息后又需要遍历整个流表项，再将路由信息更新到对应的流表项中。因此当路由表项和流表项都比较大的情况下，该方案会降低报文转发性能。不仅如此，由于现有的更新方法中，如果只是个别的路由信息发生变化，设置了全局变化标志后还是需要更新整个流表项，而实际上只需要更新该路由影响的部分流表项即可，因此这种方式会降低整体的转发性能。

在实际的网络环境中，尤其是部署了汇聚级或核心级路由器的网点中，路由表项非常多，同时由于下连的网点较多，因此也会存在频繁的路由震荡并导致需要频繁更新流表项的情况，对转发性能会有较大的影响。

发明内容

本发明的目的是为了避免每次路由震荡都需要重新查找整个路由表以及更新流表项信息时又需要遍历整个流表项的操作从而降低转发性能而提出的一种流表项更新方法及设备。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种流表项更新方法，具体为：

接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，根据所述路由信息转发报文，报文转发完成后创建流表项，依据所述查找过路由的标记，从记录的路由信息中抽取路由前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；当路由信息变化时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项。

进一步的，所述路由关联表存放路由关联节点，当一个路由关联节点对应两个及以上数量的流表项时需构建一张链表，以路由关联节点作为链表的链表头，以流表项作为链表元素，路由关联节点通过遍历这张链表获取对应的流表项。

进一步的，当添加一条路由时，路由管理模块将新的路由信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到该路由更新事件后，首先依据所述新的路由信息查找该路由是否有父路由，如果有父路由就使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

进一步的，当更新一条路由时，路由管理模块将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

进一步的，当删除一条路由时，路由管理模块将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

进一步的，当业务配置信息发生变化时，各业务模块构建更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；流转发模块依次处理所述事件队列中的更新事件，当判断待处理更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的更新事件有重复时，则停止处理后续更新事件。

进一步的，所述更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新。

为了解决上述问题，本发明还提出了一种流表项更新设备，具体包括：

接收处理模块，用于接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，并依据所述路由信息转发报文后通知流转发模块；

流转发模块，用于在接收到接收处理模块的通知后，创建流表项，并通过所述查找过路由的标记判断该报文查找过路由后，从接收处理模块记录的路由信息中抽取前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；还用于在接收到路由管理模块发送的路由信息变化事件时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项；

路由管理模块，用于在路由信息变化时，发送相应的路由信息变化事件给流转发模块。

进一步的，路由管理模块还用于在添加一条路由时，将新的路由信息通过路由更新事件发送到流转发模块；流转发模块还用于，收到该路由更新事件后，首先依据所述新的路由信息查找该路由是否有父路由，如果有父路由就使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项；和/或

路由管理模块还用于在更新一条路由时，将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块；流转发模块还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项；和/或

路由管理模块还用于在删除一条路由时，将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块；所述流转发模块还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

进一步的，所述设备还包括至少一个业务模块，所述至少一个业务模块用于，当业务配置信息发生变化时，构建更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；所述更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新；

所述流转发模块还用于，依次处理所述事件队列中的更新事件，当判断待处理更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的更新事件有重复时，则停止处理后续更新事件。

本发明的有益效果：本发明为路由器中流转发表项的更新提供了一种非常灵活和高效的方法及设备，通过将报文查过的路由和对应的流表项进行关联，当路由信息发生变化时只更新与该路由对应的流表项，避免了更新整个流表项，从而极大减小了流转发表项更新时对转发性能的影响，提高了转发性能，尤其适用于部署了汇聚级或核心级路由器的网点中。

详细说明如下：

第一，现有的流表项更新方法及设备中，如果因为路由信息发生变化而设置了全局变化标识后，由于无法得知变化的该路由信息与哪些流表项相关，因此需要更新所有的流表项，这样会降低转发性能。另外现有的流表项更新方法中也提出为每条流表项都建立一个变化标志，这样可以只更新受影响的流表项，但是这种方式又因为每次查询流表项后都需要判断变化标志是否有效而增加了额外的性能开销。而本发明中由于在流表项建立时就构建了路由关联表项，因此有路由信息变化时，只需要在路由关联表项中查找到关联的流表项即可，而路由关联表项的建立是由实际收到的报文触发建立的，因此一般情况下路由关联表项相对路由表是非常小的，这样可以更快速定位到需要更新的流表项，而其它流表项不会有影响，因此也不会对转发性能有显著影响；

第二，现有更新方法及设备中找到更新的路由信息后，又需要遍历整个流表项并更新路由信息，在流表项比较多的情况下对报文转发性能的影响是比较大的，而本发明中不需要遍历整个流表项，找到了路由关联表项后就可以直接得到关联的流表项，直接更新流表项中的路由信息即可；

第三，现有更新方法及设备中配置信息和路由信息的更新都是独立进行更新的，如果这些更新源在更新流表项的范围存在重复或者包含的情况时，现有的更新方法无法避免这样的重复更新。而本发明中可以判断多个更新中，更新的流表项的范围是否存在重复的情况，如果有的话就不去处理一些有重复的更新，这样就可以进一步减少流表项更新对转发性能的影响。

附图说明

图1为本发明实施例建流的路由关联表的结构示意图；

图2为本发明实施例的流表项更新流程图；

图3为本发明实施例的路由信息和业务配置信息同时更新示意图；

图4为本发明实施例的流表项更新设备的结构框图；

图5为本发明另一实施例的流表项更新设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。

原理说明：流表项更新主要涉及到路由信息更新和业务模块配置信息更新，业务模块主要包括ACL、QOS等。流转发模块提供一个事件队列，当路由信息或者业务配置信息发生变化时，会以事件通知的方式将待更新的信息加入到流转发模块的事件队列中。因此流转发模块的事件队列中主要包括2类更新事件：路由更新事件和业务配置更新事件。流转发模块会遍历事件队列，取出事件进行相应的流表项更新。由于本发明主要是针对路由表和流表项都比较多的情况下也能进行快速的流表项更新，因此接下来会重点介绍路由信息在流表项中的更新流程。

本发明实施例提供一种流表项更新的方法，具体为：

路由器接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，根据所述路由信息转发报文，报文转发完成后创建流表项，依据所述查找过路由的标记，从记录的路由信息中抽取路由前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；当路由信息变化时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项。

路由器收到报文后首先根据报文的目的IP地址查找路由表找到出接口和下一跳等信息，依据该查找到的路由，该报文完成转发后就会进入到流转发创建流程中，流转发模块为该报文创建对应的流表项。为了实现本发明中提到的将路由信息和流表项关联，在该报文查找到路由信息后就将该报文查过的路由信息记录下来，同时为该报文打上标记用来标识该报文是查找过路由的。进入到流转发创建流程后，判断该报文是否查找过路由，如果是则开始创建路由关联表。即取出查找过的与该报文匹配的路由的前缀和掩码构建一张路由关联表，里面存放的就是路由关联节点。再将路由关联节点与当前待创建的流表项进行关联。实际情况下不同的报文有可能匹配的是路由表中相同的路由，也就是说1个路由关联节点可能对应两个及以上数量的流表项，两个及以上数量的流表项将会以图1中链表的形式进行组织。如图1所示为本发明实施例建流的路由关联表的结构示意图。

具体方式如下：当一个路由关联节点对应两个及以上数量的流表项时需构建一张链表，以路由关联节点作为链表的链表头，以流表项作为链表元素，路由关联节点通过遍历这张链表获取对应的流表项。

通过以上的过程，一张路由关联表就创建完毕。接下来再详细说明当路由信息发生变化时流转发中流表项的更新流程。

当路由信息发生变化时，路由管理模块会以事件通知的方式来通知流转发模块。路由更新事件被加入到流转发模块的事件队列中，让流转发模块更新所有该路由影响到的流表项。流转发模块会遍历事件队列中的更新事件进行处理。如果处理的事件是路由更新事件，则进入到路由更新事件处理流程。

路由更新主要包括路由添加、路由删除和路由更新，下面分别进行说明。

实施例一，当在路由器中添加一条路由时，路由管理模块会将新的路由的前缀、掩码、下一跳等信息以路由更新事件的形式通知流转发模块。流转发模块收到该路由更新事件后，依据所述新的路由的前缀、掩码、下一跳等信息首先查找该路由是否有父路由(父路由的概念是：例如A路由覆盖的路由范围比B路由大，B覆盖的路由范围包含在A路由覆盖的范围内，那么可以称B路由是A路由的子路由，而A路由是B路由的父路由)。如果有父路由则使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中。如果新的路由信息找不到父路由，那么整个流表项都可能会因为新的路由而需要更新，因此在这种情况下更新整个流表项。

实施例二，如图2所示，当在路由器中更新一条路由时，路由管理模块将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块的事件队列中，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

实施例三，当在路由器中删除一条路由时，路由管理模块将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块的事件队列中，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

对于流表项中路由信息的更新主要是通过以上的流程进行的，而对于业务配置信息的变化也是通过事件通知来完成的，即业务配置信息的变化也会以事件的方式加入到流转发的事件队列中。

实施例四，当业务配置信息发生变化时，各业务模块构建更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；流转发模块依次处理所述事件队列中的更新事件，当判断待处理更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的更新事件有重复时，则停止处理后续更新事件。所述更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新。

流转发可能会需要同时处理路由更新事件和业务配置更新事件，因此本发明也提出了将各流更新事件合并的机制，即去掉重复的更新事件，进一步减少流表项更新对报文转发性能的影响。如图3所示，假设在接口A上配置了ACL和QOS的业务，此时用户改变了ACL的配置，则流转发模块需要更新接口A对应的流表项。此时如果又改变了接口A的QOS配置，那么也会触发流转发模块更新接口A对应的流表项，而这两个更新流表项的范围是重复的。因此在处理业务模块QOS发过来的更新事件时，根据所述更新事件记录的信息更新对应的流表项，即通过更新事件记录的接口号，在事件队列中以该接口号进行查找，如果已经存在与该接口号相同的更新事件，那么QOS发过来的更新事件就无需处理，这样可以避免一些重复的更新。如果此时路由管理模块又需要更新整个流表项，也就是说更新的范围是全局更新，那么就直接更新所有的流表项，而此时在事件队列中记录的更新事件都不需要再进行处理，因为此时已经进行了所有流表项的更新。

本发明的另一个目的，基于上述方法，本发明还提出了流转发更新设备，参见图4所示，具体包括：

接收处理模块401，用于接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，并依据所述路由信息转发报文后通知流转发模块402；

流转发模块402，用于在接收到接收处理模块的通知后，创建流表项，并通过所述查找过路由的标记判断该报文查找过路由后，从接收处理模块记录的路由信息中抽取前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；还用于在接收到路由管理模块发送的路由信息变化事件时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项；

路由管理模块403，用于在路由信息变化时，发送相应的路由信息变化事件给流转发模块402。

路由管理模块403还用于在添加一条路由时，将新的路由信息通过路由更新事件发送到流转发模块402；流转发模块402还用于，收到该路由更新事件后，首先依据所述新的路由信息查找该路由是否有父路由，如果有父路由就使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

路由管理模块403还用于在更新一条路由时，将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块402。流转发模块402还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

路由管理模块403还用于在删除一条路由时，将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块402；所述流转发模块还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

本发明另一个目的还提出基于流转发的流表项更新设备的另一实施例，本实施例中的流表项更新设备在图3的基础上还包括至少一个业务模块。参见图5，所述至少一个业务模块404用于，当业务配置信息发生变化时，构建更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；所述更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新。

所述流转发模块402还用于，依次处理所述事件队列中的更新事件，当判断待处理更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的更新事件有重复时，则停止处理后续更新事件。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种流表项更新方法，其特征在于：接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，根据所述路由信息转发报文，报文转发完成后创建流表项，依据所述查找过路由的标记，从记录的路由信息中抽取路由前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；当路由信息变化时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述路由关联表存放路由关联节点，当一个路由关联节点对应两个及以上数量的流表项时需构建一张链表，以路由关联节点作为链表的链表头，以流表项作为链表元素，路由关联节点通过遍历这张链表获取对应的流表项。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当添加一条路由时，路由管理模块将新的路由信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到该路由更新事件后，首先依据所述新的路由信息查找该路由是否有父路由，如果有父路由就使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当在路由器中更新一条路由时，路由管理模块将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当在路由器中删除一条路由时，路由管理模块将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块，流转发模块收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当业务配置信息发生变化时，各业务模块构建业务配置更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；流转发模块依次处理所述事件队列中的业务配置更新事件，当判断待处理业务配置更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的业务配置更新事件有重复时，则停止处理后续业务配置更新事件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述业务配置更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新。

8.一种流表项更新设备，其特征在于：包括：

接收处理模块，用于接收到报文后根据报文的目的IP地址查找路由表，并记录查找到的与该报文匹配的路由信息，同时给该报文打上查找过路由的标记，并依据所述路由信息转发报文后通知流转发模块；

流转发模块，用于在接收到接收处理模块的通知后，创建流表项，并通过所述查找过路由的标记判断该报文查找过路由后，从接收处理模块记录的路由信息中抽取前缀和掩码作为路由关联节点构建路由关联表项，并将创建的所述流表项与所述路由关联表项进行关联；还用于在接收到路由管理模块发送的路由信息变化事件时，通过路由关联表项中的内容更新关联的流表项；

路由管理模块，用于在路由信息变化时，发送相应的路由信息变化事件给流转发模块。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：路由管理模块还用于在添加一条路由时，将新的路由信息通过路由更新事件发送到流转发模块；流转发模块还用于，收到该路由更新事件后，首先依据所述新的路由信息查找该路由是否有父路由，如果有父路由就使用父路由的路由前缀和掩码在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项；和/或

路由管理模块还用于在更新一条路由时，将路由更新信息通过路由更新事件发送到流转发模块；流转发模块还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由更新信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中查找是否有对应的路由关联表项，如果有则直接找到对应的流表项，将新的路由信息更新到流表项中，否则更新整个流表项；和/或

路由管理模块还用于在删除一条路由时，将路由删除信息通过路由更新事件发送到流转发模块；所述流转发模块还用于，收到路由管理模块的路由更新事件后，取出所述路由删除信息中的路由前缀和掩码并在路由关联表中找到对应的流表项，将流表项更新为无效。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于：所述设备还包括至少一个业务模块，所述至少一个业务模块用于，当业务配置信息发生变化时，构建业务配置更新事件并加入到流转发模块的事件队列中；所述业务配置更新事件记录本业务模块名、待更新的接口以及更新范围，所述更新范围包括局部更新和全局更新；

所述流转发模块还用于，依次处理所述事件队列中的业务配置更新事件，当判断待处理业务配置更新事件所对应的流表项更新范围与已处理过的业务配置更新事件有重复时，则停止处理后续业务配置更新事件。