CN104618266A - 一种多端口间报文转发的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多端口间报文转发的方法和装置，多端口间报文转发的方法包括：入端口接收报文，提取所述报文的关键字，并缓存所接收到的报文，同时，入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息，根据其所接收到的所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。与现有技术相比，本发明无需通过汇聚端口将各个入端口的报文按照先后顺序汇聚成一路，再进行解析和提取报文关键字，也无需通过汇聚端口汇聚再将报文转发给出端口。本发明无需报文汇聚过程，则完全能够避免较高的汇聚端口中心带宽。

Description

一种多端口间报文转发的方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种多端口间报文转发的方法和装置。

背景技术

在计算机技术领域，多端口间报文转发是实现信息交互的必要手段，在此过程中，必须对报文进行关键字解析，并根据解析的关键字，对报文进行准确的分配和发送，以使报文信息可以准确无误的到达与关键字相匹配的终端，即对的信息发送给对的终端。

目前，多端口间的报文转发的实现方式包括:各个入端口接收报文，各个入端口接收到的报文根据先后顺序一次汇聚到汇聚端口形成一路，然后，汇聚端口解析报文关键字，根据报文关键字找到出端口信息，最后，汇聚端口将报文发送给出端口，而该方法为了实现多端口间报文线速转发，则无法避免的需要较高的汇聚端口中心带宽，从而需要高的中心时钟频率，为实现FPGA多端口间报文线速转发提高了技术难度。

发明内容

本发明提供一种多端口间报文转发的方法和装置，以避免较高的汇聚端口中心带宽和较高的中心时钟频率。

本发明提供一种多端口间报文转发的方法，包括：

入端口接收报文，提取所述报文的关键字；

入端口缓存所接收到的报文；

入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息；

入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。

优选地，所述入端口缓存所接收到的报文包括：所述入端口将接收到的报文保存到先入先出FIFO队列中；所述入端口直接将缓存的报文发送至对应的出端口包括：所述入端口从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

优选地，所述入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息包括：

所述入端口将提取的所述报文的关键字发送给仲裁单元；仲裁单元对接收到的所述报文的关键字进行解析，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。

优选地，所述报文关键字包括：SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号；

所述获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息包括：根据SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，找到出端口信息。

优选地，多端口报文转发应用于FPGA中。

本发明提供的一种FPGA，包括：入口端和出端口；

所述入端口，用于接收报文，提取所述报文的关键字，缓存所接收到的报文，获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息，并根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口；

所述出端口，用于接收所述入端口发送的所述缓存的报文，并发出所述报文。

优选地，所述FPGA的入端口进一步用于将接收到的报文保存到先入先出FIFO队列中进行所述缓存，从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

优选地，所述FPGA，进一步包括：仲裁单元，其中，

所述入端口，用于发送提取的所述报文的关键字；

所述仲裁单元，用于接收所述入端口发送的提取的所述报文的关键字，解析所述接收到的所述报文的关键字，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。

优选地，所述仲裁单元，用于根据SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，查找出端口信息。

本发明实施例提供了一种FPGA多端口间报文转发的方法和装置，其通过入端口接收和解析报文，并提取所述报文的关键字；然后，根据所述报文的关键字获得的出端口信息；最后，入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。与现有技术相比，本发明无需通过汇聚端口将各个入端口的报文按照先后顺序汇聚成一路，再进行解析和提取报文关键字，也无需通过汇聚端口汇聚再将报文转发给出端口。本发明无需报文汇聚过程，则完全能够避免较高的汇聚端口中心带宽，从而在较低的中心时钟频率下，即可实现FPGA多端口间报文线速转发。

其次，本发明实施例中各个入端口可将报文缓存到先入先出FIFO队列中，使得报文从入端口发送到出端口具有一定的先后顺序，而不至于发生拥挤。另外，本发明的仲裁单元对报文关键字进行解析和查找出端口信息的过程可与入端口根据出端口信息，直接发送报文给出端口同步发生，在较低的中心时钟频率，有助于实现多端口间的报文线速转发。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多端口报文转发的方法流程图；

图2是本发明另一实施例提供多端口报文转发的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的以FPGA为例实现多端口报文转发的说明图；

图4是本发明实施例提供的一种多端口报文转发的装置结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的多端口报文转发的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种多端口间报文转发的方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：入端口接收报文，提取所述报文的关键字；

步骤102：入端口缓存所接收到的报文；

步骤103：入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息；

步骤104：入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。

可见，在上述本发明实施例中，实现报文转发的硬件一般包含多个入端口，本发明实施例中各个入端口各自接收报文和提取所述报文的关键字，而无需像现有技术，入端口接收到报文后将所有入端口的报文汇聚到一个汇聚端口，可避免较高的汇聚中心带宽对硬件带来的挑战。各个入端口能够各自保存所接收到的报文，而无需将所接收到的报文汇聚到一处保存，进一步避免了报文汇聚，也就避免了较高的汇聚中心带宽。

步骤103和步骤104的实现过程是各个入端口各自获取与自己相关的出端口信息，并根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口，各入端口之间互不干扰。在这一过程中，各个入端口的报文仍然不需要汇聚，各个入端口能够同时进行报文转发，实现了报文线速转发。

因此，本发明可以完全避免较高的汇聚中心带宽，从而在较低的中心时钟频率下，即可实现多端口间报文线速转发。

在本发明一个实施例中，上述步骤101中入端口提取所述报文的关键字可以包括：SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号。

在本发明一个实施例中，上述步骤102中所述入端口缓存所接收到的报文可以通过将报文保存到先入先出FIFO队列中来实现；据此，上述步骤104的实现方式可以是：所述入端口从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

在本发明一个实施例中，在入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息之前，可进一步包括：所述入端口将提取的所述报文的关键字发送给仲裁单元；仲裁单元对接收到的所述报文的关键字进行解析，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。而所述入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息可以是，根据SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，找到出端口信息。本发明实施例可用于FPGA中。

如图2所示，本发明一个实施例中多端口报文转发通过FPGA硬件实现，其实现本发明中的多端口报文转发方法包括以下步骤：

步骤201：FPGA各个入端口分别接收报文，提取所述报文的关键字；

实现报文转发的FPGA包含多个入端口，本实施例中FPGA各个入端口各自接收报文和提取所述报文的关键字，例如：FPGA包含5个入端口，其标号分别为1、2、3、4、5，那么，入端口1接收报文并提取其接收到的报文关键字，同时，入端口2接收报文并提取其接收到的报文关键字，以此类推，入端口1至5将分别提取各自接收到报文的关键字。而无需像FPGA的现有技术，入端口1至5接收到报文后，这1至5当中所有报文均按照接收的先后顺序汇聚到一个汇聚端口，而汇聚端口依次提取所有报文的关键字。因此，该步骤可避免较高的汇聚中心带宽对硬件带来的挑战。另外，在此过程中，FPGA各个入端口提取的关键字主要是其接收到报文中的SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号，各个入端口间提取关键字相对独立，互不干扰。

步骤202：FPGA各个入端口分别通过先入先出FIFO队列将所接收到的报文缓存于其中；

该过程是说，FPGA的各个入端口均含有可以缓存报文的先入先出FIFO队列，FPGA的所有入端口均可以缓存其接收到的报文，而无需将所有入端口接收到的报文汇聚到汇聚端口进行保存，例如：FPGA仍然包括5个入端口，分别为入端口1、2、3、4和5，那么入端口1接收到报文后，即可将报文缓存于入端口1所具有的先入先出FIFO队列，入端口2接收到报文后，即可将报文缓存于入端口2所具有的先入先出FIFO队列，以此类推，使得各个入端口缓存报文互不干扰。进一步避免了报文汇聚，也就避免了较高的汇聚端口带宽。

步骤203：FPGA各个入端口分别将提取的所述报文的关键字发送给仲裁单元；

步骤204：仲裁单元对接收到的所述报文的关键字进行解析，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述各个入端口；

在上述步骤203和步骤204中，仲裁单元将根据各个入端口发送的关键字SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，找到出端口信息。在此过程中，仲裁单元将对所有入端口发送的关键字进行解析，查找到出端口信息后，将出端口信息发送给与查找到的该出端口信息所需的关键字对应的入端口。该步骤与上述步骤中入端口接收报文、提取报文关键字以及缓存报文同步进行，互不影响，从而进一步为实现多端口报文线速转发做出贡献。

步骤205：FPGA各个入端口获取所述仲裁单元根据所述报文的关键字获得的出端口信息；

在这一过程中，所述FPGA各个入端口仅接收与其缓存的报文的关键字相对应的出端口信息，例如：FPGA包含5个入端口，分别为入端口1、2、3、4和5，而仲裁单元所获得的出端口信息分别为A、B、C、D、E、F等等，其中，出端口信息A仅与入端口1中的报文相关，那么入端口1接收到出端口信息A，而入端口2至5则不会接收到出端口信息A。使报文转发具有针对性，也为入端口直接将报文发送给出端口搭建好了桥梁。

步骤206：FPGA各个入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。

各个入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口，各入端口之间互不干扰。在这一过程中，各个入端口的报文仍然不需要汇聚，各个入端口能够同时进行报文转发，实现了报文线速转发。

综合本实施例步骤201至206，本发明关于多端口报文转发在FPGA中的应用将结合附图进一步加以说明，如图3所示，FPGA中包含有5个入端口分别为入端口1、2、3、4和5、5个出端口分别为出端口A、B、C、D和E以及1个仲裁单元，各个入端口分别接收报文a、b、c、d以及e等等、报文a进入入端口1、报文b进入入端口2、报文c进入入端口3、报文d进入入端口4、报文e进入入端口5等等，各个入端口提取报文关键字以及缓存报文，经过仲裁单元解析报文关键字，查找出端口信息，如报文a的关键字与出端口A信息对应，报文b的关键字与出端口E信息对应等等，仲裁单元将出端口信息发给相应的入端口，即仲裁单元将出端口A信息发送给入端口1，将出端口E信息发送给入端口2等等，最后，入端口根据出端口信息，直接将报文发送给出端口，也就是说，入端口1将报文a发送给出端口A，入端口2将报文b发送给出端口E等等。

如图4所示，本实施例提供的多端口间报文转发的装置40包括：

入端口401，用于接收报文，提取所述报文的关键字，缓存所接收到的报文，获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息，并根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口；

出端口402，用于接收所述入端口发送的所述缓存的报文。

在本发明一个实施例中，所述入端口，进一步用于将接收到的报文保存到先入先出FIFO队列中，从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

在本发明另一个实施例中，如图5所示，多端口间报文转发的装置可以进一步包括：仲裁单元501，其中，

所述入端口，进一步用于发送提取的所述报文的关键字；

仲裁单元501，用于接收所述入端口发送的提取的所述报文的关键字SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号，计算所述接收到的所述报文的关键字的索引，根据索引查策略表，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种多端口间报文转发的方法，其特征在于，包括：

入端口接收报文，提取所述报文的关键字；

入端口缓存所接收到的报文；

入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息；

入端口根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述入端口缓存所接收到的报文包括：所述入端口将接收到的报文保存到先入先出FIFO队列中；

所述入端口直接将缓存的报文发送至对应的出端口包括：所述入端口从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述入端口获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息包括：

所述入端口将提取的所述报文的关键字发送给仲裁单元；仲裁单元对接收到的所述报文的关键字进行解析，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述报文关键字包括：SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号；

所述获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息包括：根据SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，找到出端口信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，应用于FPGA中。

6.一种FPGA，其特征在于，包括：入口端和出端口；

所述入端口，用于接收报文，提取所述报文的关键字，缓存所接收到的报文，获取根据所述报文的关键字获得的出端口信息，并根据所述出端口信息，直接将缓存的报文发送至对应的出端口；

所述出端口，用于接收所述入端口发送的所述缓存的报文，并发出所述报文。

7.根据权利要求6所述的FPGA，其特征在于，所述入端口进一步用于将接收到的报文保存到先入先出FIFO队列中进行所述缓存，从FIFO队列中取出报文，并将该报文直接发送给出端口。

8.根据权利要求6所述的FPGA，其特征在于，进一步包括：仲裁单元，其中，

所述入端口，用于发送提取的所述报文的关键字；

所述仲裁单元，用于接收所述入端口发送的提取的所述报文的关键字，解析所述接收到的所述报文的关键字，查找出端口信息，将查找到的出端口信息发送给所述入端口。

9.根据权利要求8所述的FPGA，其特征在于，进一步包括：

所述仲裁单元，用于根据SMAC、DMAC、SIP、DIP以及协议号计算索引，再根据索引查策略表，查找出端口信息。