CN1076321A - 分批接收数据包的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在分布式数据处理网络中用于增加处理在分布 式数据处理网络内的接收站接收的多个相关数据包 的方法和系统。每一个数据包有一个与其相关联的 报头，并且包括在该接收站顺序接收的很多数据包。 检查与第一数据包相关联的报头，并产生预测简要表 用于与相关的以后的数据包进行比较。然后接收的 下一个数据包与预测简要表比较以确定这两个数据 包能否可组合在一起。

Description

本发明涉及处理输入数据包的方法和装置，特别涉及减少处理数据包开销的方法和装置。

各种通信系统，计算机系统和计算机网络以帧或数据包的形式发送和接收信息。即一个消息或文件可被分解为许多数据包并发送到系统或网上的另一个用户或计算机。每个数据包是传输媒体上的单独的实体。在这些数据包的传输中，根据处理数据包需要的时间存在着处理开销。

当与分别处理相同数量的数据包相比，分批或合并单个数据包为组能够减少处理开销。因此，合并数据包为一组或一个超数据包能够减少处理开销，因为系统能够一次处理该超数据包。然而，合并数据包为超数据包出现了一些问题。数据包在传输媒体上可能异步地并在稍微随机的时间到达。此外，以组从一个信源系统发送的数据包不总是以组到达目标或接收系统。就是说，来自多个连接的数据包可解相互混杂。

一些数据处理系统包括一个特别专用的比特，该比特是作为识别码的形式位于该处理的数据包的报头中。然而，这种类型的系统需要知道专用比特的发送系统和按收系统，以便减少数据包的处理开销。“报头”是消息的一部分，它包含消息的控制信息，例如：一个或多个目的地字段;始发站名;输入序号;指示消息类型的字符串;和该消息的优先权级。

因此，希望有一种用于把数据包合并为组以便减少处理数据包所需开销的方法和装置，而无需遵守识别分批数据包的规程的发送和接收系统。

因此，本发明的目的是为处理输入的数据包提供一种增强的方法和装置。

本发明的又一目的是增加接收输入的数据包的计算机系统的性能。

本发明的另一个目的是提供一种用于减少处理数据包开销的方法和装置。

本发明的再一个目的是提供一种通过合并相关数据包减少处理输入的数据包的开销的方法和装置。

本发明还有一个目的是提供一种通过合并相关数据包减少处理数据包开销的方法和装置，不要求发送站和接收站必须知道分批数据包的规程。

如现在描述的，前述目的是可以达到的。根据本发明，提供了一种在分布式数据处理网中增强处理多个相关数据包的方法和装置，该数据包在分布式数据处理肉的接收。首先，数据包在接收站被接收。其次，检查与第一个数据包有关的报头，并且产生一个预定的简要表与相关的后一个数据包比较，接收下一个数据包，然后与预定的简要表比较以确定两个数据包能否成组。

如果第二个数据包的报头与预定的简要表相符合，此后数据包可能是相关的，构成组合的数据包组。接收站或处理器还对主系统的数据包分批。

从下面的描述将看出本发明的其它目的、特性和优点。

在所附的权利要求中提出了本发明的可信的新款特性的特征。

然而，当结合附图阅读时，参照如下说明性实施例的详细描述，将会对本发明本身及其最佳使用方式、发明目的及其优点会更好地理解。

图1描述了可被用于实现本发明的一个典型的数据处理网络;

图2是根据本发明的最佳实施例用于分组数据包或帧的接收站的图解表示;

图3描述的是根据本发明的最佳实施例在接收站的数据包处理器中处理数据包的高级流程图;

图4是根据本发明的最佳实施例在处理直接存储器存取（“DMA”）处理器中相关数据包的高级流程图;和

图5描述的是根据本发明的最佳实施例主处理器处理来自接收站的数据包的高级流程图。

现参照附图，特别是参照图1，描述了可用于实现本发明的一个典型的数据处理网络8。可以看出，数据处理网络8可包括多个本地网，例如本地网（“LAN”）10和32，每一个本地网最好分别地包括多个单独的计算机12和30。当然，本领域的普通技术人员明白，对于每一个这样的网可利用连接到一个主处理器的多个智能工作站（“IWS”）。

每一个单独的计算机可连接到一个存储器设备14和/或一个打印机/输出设备16，在这样的数据处理网中这是普通的。根据本发明，可利用一个或多个这样的存储器设备14，用于存储文件或资源客体，这些文件或资源客体可被数据处理系统8内的任何用户周期地存取。以现有技术中熟知的方法，存放在存储器14内的每一个这样的文件或资源客体可自由地在整个数据处理网路8内互换，例如转移一个文件到单独计算机12或32的一个用户。

仍参照图1，可以看到数据处理网络8还可包括多个大型计算机，例如大型计算机18，该计算机最好通过通信链路22连接到本地网（“LAN”）10。大型计算机18还可连接存储器20，该存储器设备可用作本地网（“LAN”）10的远端存储器。类似地，本地网（“LAN”）10通过通信链路24经过分系统控制单元/通信控制器26和通信链路34连接到网间连接器服务器28。网间连接器服务器28最好是一个单独的计算机或交互式工作站（“IWS”），该工作站服务于链路本地网（“LAN”）32至本地网（“LAN”）10。

上面描述了有关本地网（“LAN”）32和本地网（“LAN”）10，多个文件或资源客体被存储在存储器设备20内，并由大型计算机18控制，该机作为资源管理器或者这样存储的资源客体的程序库服务。当然，本领域的技术人员明白，大型计算机18可能被放置得在地理上远离本地网（“LAN”）10，而且类似地，本地网（“LAN”）10可能放置远离本地网（“LAN”）32相当远的距离处。例如本地网（“LAN”）32可能放置在加利福尼亚，而本地网（“LAN”）10可能放置在德克萨斯，大型计算机18可能放置在纽约。

电子邮件、文件、资料和其它信息可以在任何各自的计算机12和30、网间连接器服务器28、LAN10或LAN32内的计算机或大型计算机18之间通过各种通信链路或媒体发送。正如本领域的技术人员所了解的那样，通信媒体，通信媒体是把两个或多个计算机、系统或网络连接在一起的媒体或系统。

现参照图2，图2是描述接收站100的图解表示，根据本发明的最佳实施例，该接收站可用于组合数据包或帧。接收站100从通信前端104的通信链路102接收数据包或帧。通信前端104包含用于发送和接收数据的电路并用于与其它系统通信。

当接收了数据包或帧时，由数据包处理器106对其检查并在发送到DMA处理器100之前存储在数据包存储器108内。通信前端104，数据包处理器106和数据包存储器都由通信总线112连接。

DMA控制器114最好连接到并由DMA处理器110控制。DMA控制器114通过其与系统总线的118的连接接收来自通信总线112的数据包并发送该数据包到主处理器116。由主处理器116对这些数据包进行处理并存储在主存储器120内。

在本发明的最佳实施例中，接收站100接收来自通信链路102的第一个数据包。数据包处理器106检查第一个数据包的报头并准备被发送到DMA处理器110的第一数据包。然后接收第二个数据包并还检查第二个数据包的报头。在第一个数据包被发送到DMA处理器110之前，确定第二个数据包和第一个数据包能否组合在一起。

根据本发明的一个重要特性，仅仅在每个数据包内出现的信息需要确定数据包能否组合在一起。这是利用一种简要表来完成的，简要表检查接收的第一数据包的报头而建立的。然后确定随后包的主要信息段并利用这些信息段构成一个预测简要表。还检查除了报头外的数报包的不同部分，这取决于所利用的特定通信规程。

利用一种掩码（mask）可检查接收的第二数据包以便消除不重要的信息段并将其结果与预测的简要表比较。还可利用如果语句或类似的指令代替掩码。

特别是，在本发明的最佳实施例中，多个数据包的“成组”包括特殊的LLCSAP（逻辑链路控制服务存取点）唯一识别字节组，该字节组在光纤分布数据接口（“FDDI”）规程中使用。该字节组相应于一个特定的服务存取点、一个特定的主机、一个特定的远端存取点和一个特定的远端主机，并且该字节组是从第一数据包的报头得到的，构成一个用于与第二数据包的报头进行比较的简要表。

例如，从一个特定站作为数据包发送的文件有唯一的连接或信源。根据本发明的实施例，接收站识别下一个数据包是来自与当前的数据包相同的连接，该信息通常出现在数据包的报头内，并且利用前面描述的预测简要表确认，因此，为了把一个数据包与可能分批的另一个数据包进行比较，无需附加信息或修改数据包。

如果建立的简要表相匹配，则数据包处理器106设置一个比特或“标记”通知DMA处理器110“第二个数据包能与第一个第一个数据包成组”。该比特或标记称为“下一个匹配比特”。这个比特可在接收站硬件或软件中设置，并且在两种情况不需要修改数据包。

此后比较来自数据包的简要表的这个过程连续进行，直到或是接收不同连接的数据包或是在特定的时间间隔从通信链路接收无附加数据包为止。例如，每次接收一个数据包时定时器可被复位。可以固定或可改变时间间隔的长度，例如，随网路的信息量或缓冲器的数据量而改变。在这两个事件之一出现之后，当数据包处理器106经DMA控制器114发送数据包到达DMA处理器110时，数据包处理器106不设置比特或“标记”，然后等待下一个数据包。

根据本发明的最佳实施例，仅当DMA处理器110减慢转移数据包至主处理器116的过程时才出现数据包的成组。例如，如果接收的数据包慢于或如它们能被送到主处理器116那样快时，那么就不出现成组。另一方面，如果正在发送到DMA处理器110的数据包快于DMA处理器110能发送它到主处理器116，那么将出现成组。

在所描述的本发明的实施例中，数据包处理器106可用一个Intel    80383微处理器实现和DMA控制器114可用一个莫托罗拉MC68020微处理器实现。有关Intel80386微处理器的更详细的资料可在Intel公司的80386程序员参考手册，序号230985-001和80386硬件参考手册，序号231732-001中找到。有关莫托罗拉MC68020微处理器的更详细资料可在莫托罗拉公司的ISBN0-13-566878-6。MC68020    32位微处理器用户手册中找到。虽然所描述的实施例利用两个处理器来分批数据包，但在另一个实施例中可用单个处理器执行分批功能。

现在参照图3，图3描述根据本发明的最佳实施例在接收站的数据包处理器中处理数据包的高级流程图。如图所示，处理过程在方框250开始，此后进行到描述等待状态方框252，如在方框252说明的那样，处理过程等待直到“这帧”，数包或帧收到为止当接收到这帧时，处理过程继续进行到说明处理“这帧”的方框254。在处理“这帧”中，检查数据包的报头以产生该数据包的一个预测的简要表。虽然本发明的这个特定的实施例使用数据包的报头产生一个预测简要表，也可利用数据包的其它部分产生一个预测的简要表，取决于所用的规程。然后处理过程进到方框256，描述为DMA处理器准备“这帧”。

下一个方框258说明数据包或标有“下一帧”的帧的接收。处理过程不等待数据包或帧到达方框258。当处理过程试图接收一个帧时，如果没有数据包或帧出现，则将出现无“下一帧”。此后处理过程进到方框260，确定帧是否出现。如果帧没有出现，那么处理过程进到方框262，说明触发DAM处理器。DAM处理器的触发产生“这帧”被发送到DAM处理器。此后，如方框264所说明的，处理过程终止。

再次参照方框260，如果出现了以后的帧或数据包，那么处理过程进到方框266，确定“下一帧”是否具有与“这帧”相同的连接或信源。这种确定是通过比较预测的简要表与“下一帧”的报头来完成的。如果连接是相同的，然后处理过程进到方框268，说明为“这帧”设置下一个匹配比特。下一个匹配比特可在硬件或软件中设置，而且不在数据包或帧本身内。

下一步，处理过程进到方框270，描述DMA处理器的触发。方框272说明“下一帧”正在发送到“这帧”。也就是说，改变了标示，这样“下一帧”现在是等同于“这帧”。然后处理过程返回到方框254。

在本发明的另一实施例中，处理过程可从方框680转到方框272。在这样的替代的实现中，仅当整个超数据包是完成的时候，DAM才能触发，而不取决于每个单独数据包的接收。

根据本发明描述的实施例，无需加入附加信息给数据包就能实现对组合在一起的数据包的识别。例如，在本发明的最佳实施例中的数据包处理器，Intel    80386能被编程以识别组合在一起的数据包。特别是，在本发明的最佳实施例中，通过检查特定的LLCSAP（“逻辑链路控制服务存取点”）的唯一识别字节组可实现数据包的成组，上述字节组放置在数据包的报头内。如上所提出的，该字节组相应于一个特定的服务存取点，一个特定的主机，一个特定的服务存取点和一个特定的远端主机。通过检查该信息，确定两个数据包是否来自同一信源并且接着确定两个数据包能否组合在一起。

本领域的技术人员将认识到，在其它的转移数据包的系统中，数据包通常包含允许组合或合并数据包的一些唯一的识别信息，本领域的技术人员还认识到，数据包的实际比较可取决于用于产生预测简要表的特定信息。

如上所述，在本发明的一个实施例中，接收站处理器检查数据包的报头内的字段以产生一个预测简要表。然而，预测简要表的产生可随检查数据包的那一部分而变化，取决于所用的特定的通信规程。例如，在一些规程中，一个序号与特定的帧或数据包有关。在这种情况下，当建立一个预测简要表时，接收站计算与下一个数据包相关的序号。在产生预测简要表中所用的信息甚至可处在数据包报头的外面。

此外，进行比较的字段的长短和位置在一些规程中可能不同。例如，数据包报头中的一个比特可被用于指示是否利用某个类型的寻址方案，在这种情况下，报头中的某些其它比特可能是重要的或可能不是重要的。

根据本发明的最佳实施例，接收站（1）检查第一数据包的报头，（2）确定以后的数据包的那些字段是重要的，（3）如需要，复制或计算第一报头的主要字段到预测简要表，（4）构成不是主要的字段的掩码，（5）该掩码与第二数据包报头进行逻辑“与”以除去不重要的字段，和（6）其结果与预测简要表进行比较。这些步骤的一些步骤可能是不需要，这取决于所使用的规程。另一方面，如上所提出的，报头中的预测字段可利用如果语句或编码中的类似指令进行比较，而不用前面所描述的掩码。

下面，图4是根据本发明的最佳实施例处理在直接存储器存取（“DMA”）处理器中相关数据包的高级流程图。如图所示，处理过程在方框300开始，此后进到方框302，说明DMA处理器是否已由图4的数据包处理器触发的确定。如果DAM处理器未被数据包处理器触发，如在方框304所示该处理过程终止。

再参照方框302，如果DMA处理器已由数据包处理器触发，则处理过程进到方框306，说明下一个匹配比特是否已设置为“这帧”的确定。如果下一个匹配比特已设置为“这帧”则处理过程进到方框308，描述数据包未决计数（“PPC”）增加1。

方框310确定先前数据包未决（“PPP”）比特是否已经置位。如果先前数据包未决（“PPP”）比特已经置位，则处理过程进到方框312，确定数据包未决计数（“PPC”）是否等于超数据包最大。成组的数据包的最大长度超数据包最大长度是一个预定值。如果数据包未决计数（“PPC”）等于超数据包最大长度，则处理过程进到方框314，说明先前数据包组的一个通知发送给主处理器并且清除先前数据包未决（“PPP”）比特和未决数据包计数（“PPC”）。此后正如方框304所述处理过程终止。

再参照方框310，如果先前数据包未决（“PPP”）比特未置位，那么处理进程进到方框316，说明设置先前数据包未决（“PPP”）比特。此后，正如方框304所述，处理过程终止。如果先前数据包未决（“PPP”）比特置位，如方框310所确定的，处理过程转到方框312。方框312确定数据包未决计数（“PPC”）是否等于超数据包最大长度。然后正如方框304所述，处理过程终止。

再参照方框306，如果下一个匹配比特不是“这帧”的，则处理过程进到方框318，说明通过确定先前数据包未决（“PPP”比特是否置位来确定先前数据包是否未决的。如果先前数据包是未决的，那么处理过程进到方框320，描述给先前数据包组发送一个通知，清除先前数据包未决（“PPP”）比特并清除数据包未决计数（“PPC”）。下一步，如方框322所述，当前的数据包被发送到主处理器。此后，如方框304所述，处理过程终止。

再参照方框318，如果先前的数据包未处理，则过程进到方框322，说明发送当前数据包到主处理器。之后，如方框304所述过程终止

现参照图5，描述根据本发明的最佳实施例说明主处理器处理来自接收站的数据包的高级流程图。如图所示，处理过程在方框200开始，此后进到方框202，说明接收数据包或数据包组的通知。下一步，方框204说明对数据包或数据包组的处理。然后处理过程进到方框206，描述数据包或数据包组的确认。此后，如方框208所示，处理过程终止。例如，当根据本发明的方法和装置分批时，如果由主处理器逐个地接收十个相关的数据包，而不是作为单个组或超数据包，那么在图3中描述的处理过程应出现十次。因此，当它们可作为一组进行处理时，逐个地处理数据包可大大地增加处理的开销。

在准备发送数据包到达的通知给主处理器中，可用于合并数据包或帧的伪码对于DMA处理器可写成如下：

WHEN（在）包转移到远端存储完成（时）

BEGN（开始）

IF下一个包相同连接比特置位，THEN

BEGN（开始）

增加未决包计数

IF先前包未决置位，THEN

BEGIN（开始）

IF未决包计数＝超包最大，THEN

BEGIN（开始）

给所组发送通知

清除先前包未决

清除未决包计数

END（结束）

END（结束）

ELSE（否则）

SET先前包未决

END（结束）

ELSE（否则）

BEGIN（开始）

IF先前包未决置位，THEN

BEGIN（开始）

给先前包组发送通知

清除先前包未决

清除未决包计数

END（结束）

给当前包发送通知

END（结束）

END（结束）

本发明还可用于电话呼叫的处理。许多电话系统转换话音为数字信号并以数据包的形式发送电话呼叫，这样增加进行的电话数。这种数据包处理方法和系统可用于这样的电话系统中，以便减少处理传送电话的数据包需要的时间。

本领域的技术人员明白，本发明的一个优点是发送系统是与接收系统无关的。

本发明的另一个优点是发送系统无需任何用于在接收系统或计算机内减少处理开销的特定的规程。实际上，该发送系统甚至不需要知道本发明已在接收系统或计算机内实现。

本发明可在以规程通信系统，例如X.25，SDLC，TR，以太网（Ethernet）或FDDI为基础的任何数据包中实现。

虽然本发明仅仅以其一种形式说明了，但它不受这种限制，而可容易进行不脱离本发明的精神的各种改变或修改。

Claims (10)

1、一种数据处理系统，用于增强处理放置在上述数据处理系统内接收站接收的多个相关数据包，上述数据处理系统的特征在于：

用于顺序地接收多个数据包的装置；

用于检查上述多个数据包的第一个数据包的装置；

响应上述的检查用于产生预测简要表的装置；

用于把上述多个数据包的第二个数据包与上述预测简要表进行比较以确定上述第二数据包是否与上述第一数据包相关的装置；

2、根据权利要求1的数据处理系统，其特征在于：用手把上述多个数据包的第二个数据包与上述预测简要表进行比较的上述装置包括一个微处理器。

3、根据权利要求1的数据处理系统，其特征在于：如果上述多个数据包的第二个数据包与上述预测简要表相符时，用于组合上述多个数据包的上述第一个数据包和上述多个数据包的上述第二个数据包以形成一个组合的数据包组的装置。

4、根据权利要求3的数据处理系统，其特征在于：上述如果上述多个数据包的第二个数据包与上述预测简要表相符时，用于组合上述多个数据包的上述第一个数据包和上述多个数据包的上述第二个数据包以形成一个组合的数据包组的装置包含一个微处理器。

5、根据权利要求3的数据处理系统，其特征在于：用于把上述组合数据包组内数据包存储在数据缓冲器内的装置。

6、根据权利要求5的数据处理系统，其特征在于：连接到上述接收站的一个主系统和响应上述多个数据包的后来的一个数据包与上述预测简要表不相符合，用于发送在上述数据缓冲器中存储的组合的数据包组到上述主系统的装置。

7、一种数据处理系统中的接收站，用于根据规定的规程从网络中接收多个数据包，其中上述规程包括无规定的指示：一个数据包应当与作为组合数据包组的一部分的另一个数据包成组，上述数据处理系统有一个包括用系统总线连接的主处理器和主存储器的主机部分，上述接收站的特征在于：

连接到上述网络的一个通信前端，用于从上述网络接收第一和第二数据包;

接到上述通信前端的一个包存储器，用于临时地存储上述第一和第二数据包;

用于确定上述第二数据包是否应当与上述第一数据包成组的装置;

响应于用于确定上述第二数据包是否与上述第一数据包成组的上述装置，用于组合上述第一和第二数据包形成的一个组合的数据包组的装置;和

用于发送上述组合的数据包组到上述主机部分的装置。

8、根据权利要求7的接收站，其特征在于：用于确定上述第二数据包是否应当与上述第一数据包成组的上述装置包括用于从上述第一数据包产生预测简要表的装置。

9、根据权利要求8的接收站，其特征在于：用于确定上述第二数据包是否应当与上述第一数据包成组的上述装置包括用于比较上述预测简要表与上述第二数据包的装置。

10、根据权利要求9的接收站，其特征在于：用于比较上述预测简要表与上述第二数据包的上述装置是一个微处理器。

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