CN107733813B - 报文转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了报文转发方法及装置，其中该报文转发方法包括：在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；申请第二缓存；将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；根据预设的报文转发顺序转发该报文。通过本发明，解决了相关技术中软件保序性能开销过大的问题，减少软件保序性能开销。

Description

报文转发方法及装置

技术领域

本发明涉及数据网络通信领域，尤其是涉及到报文转发方法及装置。

背景技术

在传统网络拓扑中，报文的转发都是有序的，路由器顺序发送报文，接收到的报文也是顺序的。即使是在负荷分担的情况下，由于负荷分担链路的传送速度一致，接收端路由器收到的报文也是顺序的。

在一种新型的网络拓扑中，为了充分利用已有链路带宽，在路由器之间配置了两条不同介质的链路，两条链路具有不同的传输速度，如数字用户线路(Digital SubscriberLine，简称DSL)和无线网络(如长期演进，Long Term Evolution，简称LTE)。LTE链路传输速度相比于DSL链路传输速度较慢，会导致先经过LTE发送出来的报文比后经过DSL链路发送出来的报文更晚地到达接收端路由器的现象产生，出现乱序问题。

针对这种乱序问题，需要采取软件保序。为了满足保序需求，需要实现新增缓存报文，在报文为乱序的情况下对报文进行缓存，条件满足时再将缓存报文发送出去。传统路由器处理报文的方式有转发、上送和丢包三种，新增的缓存功能会增大路由器性能开销，降低转发性能。缓存的性能高低成为了软件保序技术的关键要素，是制约软件保序技术发展的瓶颈点。

针对相关技术中软件保序性能开销过大的问题，现有技术还未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供了报文转发方法及装置，解决了相关技术中软件保序性能开销过大的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种报文转发方法，包括：在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；申请第二缓存；将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；根据预设的报文转发顺序转发该报文。

进一步地，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存包括：通过将该第一缓存的指针置于保序缓存池中，将该第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存，其中，该第一缓存的指针用于指向该第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号。

进一步地，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存包括：通过将该第二缓存的指针置于报文缓存池中，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存，其中，该第二缓存的指针用于指向该第二缓存的物理地址信息。

进一步地，根据以下方法确定接收到的报文不满足预设的报文转发顺序：判断先后接收到的两个报文的报文序列号是否连续递增；在判断结果为否的情况下，确定该报文不满足预设的报文转发顺序。

进一步地，该根据预设的报文转发顺序转发该报文包括：该第一缓存按照预设规则排列在该管理链表中，判断该管理链表中是否存在当前接收到的报文的报文序列号的下一个报文序列号对应的报文；该预设规则为报文序列号从小到大；在判断结果为是的情况下，将存在于该管理链表中的该下一个报文序列号对应的报文进行转发。

进一步地，该第一缓存按照预设规则排列在该管理链表中包括：该第一缓存包括上一节点指针信息和下一节点指针信息，其中，该上一节点指针信息用于指向存放于该管理链路的上一在先转发报文；该下一节点指针信息用于指向下一在后转发报文；通过该上一节点指针信息和该下一节点指针信息将该第一缓存按照预设规则排列在该管理链表中。

进一步地，该申请第二缓存包括：在存在多个线程的情况下，向该公共队列申请该第二缓存，其中，该第二缓存是将保序缓存资源充足的线程中的保序缓存压入公共队列得到的，用于保序缓存资源不够的线程。

根据本发明的另一方面，提供一种报文转发装置，包括：第一转换模块，用于在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；申请模块，用于申请第二缓存；第二转换模块，用于将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；转发模块，用于根据预设的报文转发顺序转发该报文。

进一步，第一转换模块包括：第一转换单元，用于通过将该第一缓存的指针置于保序缓存池中，将该第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存，其中，该第一缓存的指针用于指向该第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号。

进一步，第二转换模块包括：第二转换单元，用于通过将该第二缓存的指针置于报文缓存池中，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存，其中，该第二缓存的指针用于指向该第二缓存的物理地址信息。

通过本发明，采用报文缓存和保序缓存在接收到的报文出现乱序的情况下进行置换的技术方案，解决了相关技术中软件保序性能开销过大的问题，减少软件保序性能开销。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的报文转发方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的组网图；

图3是根据本发明实施例的缓存类型转换的示意图；

图4是根据本发明实施例的公共队列管理空闲缓存的示意图；

图5是根据本发明实施例的报文转发装置的结构框图；

图6是根据本发明优选实施例的报文转发装置的结构框图一；

图7是根据本发明优选实施例的报文转发装置的结构框图二。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种报文转发方法及装置，图1是根据本发明实施例的报文转发方法的流程图一，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

步骤S104，申请第二缓存；

步骤S106，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；

步骤S108，根据预设的报文转发顺序转发该报文。

在报文转发过程中，在接收到的报文为顺序报文的情况下，第一缓存作为报文缓存直接将其转发，并不会进行保序处理。在接收到的报文为乱序报文的情况下，接收到该乱序报文的第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存，以储存上述乱序报文的信息。为了保证报文缓存的数量不变，申请类型为保序缓存的第二缓存，并将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存。优选地，可以通过判断先后接收到的两个报文的报文序列号是否连续递增判断报文是否存在乱序，也即不满足预设的报文转发顺序；在判断结果为否的情况下，确定该报文存在乱序，不满足预设的报文转发顺序；在判断结果为是的情况下，确定该报文为顺序报文。上述连续递增是指当前接收到的报文的报文序列号与接收到的上一报文序列号相比按照预先设定的规则连续地增加，之间不能插入其他符合预先设定规则的报文序列号。常见的，预先设定的规则为以自然数对报文进行排序，则连续递增指代当前接收到的报文的报文序列号比接收到的上一报文序列号大1。

图2是根据本发明实施例的组网图，举例而言，下面结合附图2说明组网情况：在两台路由器之间建立一对通用路由封装(Generic Routing Encapsulation，简称GRE)隧道，分别对应DSL和LTE链路。发送端路由器在封装GRE隧道时带上序列号作为报文时序标记，相邻报文的序列号递增1。接收端路由器根据序列号大小对报文时序进行判定并进行保序处理。路由器记录上次发送报文的序列号，如果新接收报文的序列号正好比上次发送报文的序列号大1，则说明该报文与上一个报文是连续的，直接转发报文；否则，说明该报文是一个乱序报文，缓存该报文。

发送端路由器先通过LTE链路发送报文1，再通过DSL链路发送报文2。由于LTE链路的传输速度比DSL链路的传输速度慢，接收端路由器先收到了报文2，后收到了报文1，出现了乱序的情况。

图3是根据本发明实施例的缓存类型转换的示意图，如图3所示，可选地，通过将该第一缓存的指针置于保序缓存池中，将该第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存，其中，该第一缓存的指针用于指向该第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号。具体的，将第一缓存的指针信息写入到message消息当中，并将上述携带有第一缓存的指针信息的消息发送到保序缓存池中用于接收缓存的通道，将接收到的上述第一缓存的指针信息解析出来，其中，上述指针信息中至少包括第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号。将该第一缓存的指针挂在了保序缓存池中，该第一缓存里面报文包含了报文的具体信息，此时已经转换成了一个保序缓存。

保序缓存池使用管理链表来管理缓存。具体的，初始化阶段，保序缓存池中全部为空闲保序缓存，所有的缓存都挂在了一个单向无序链表上面进行管理，下文称作空闲链表。当需要进行缓存类型转换时，从空闲链表的首端取出一个空闲保序缓存，也即上文提到的第二缓存，将其类型从保序缓存转换为报文缓存，将接收到乱序报文的第一缓存的类型从报文缓存转换为保序缓存。转换完成后，第一缓存里面包括了第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号等报文信息，转变成了在用保序缓存(也即类型为保序缓存的第一缓存)。在用保序缓存挂在了一个管理链表中，该链表是双向有序链表，也可以称之为序列号链表。所谓有序是指按照缓存中报文序列号的从小到大的顺序插入新的在用保序缓存。当缓存报文发送出去之后，该在用保序缓存重新成为了空闲缓存，需要从序列号链表中摘除并插入到空闲缓存链表当中，从而实现了一个循环。

链表的每个节点可以是一个在用缓存的缓存指针，包括：原始报文长度、报文序列号、下一节点的缓存指针信息、上一节点的缓存指针信息等。获取到缓存指针的也就获取了缓存的信息。其中，该上一节点指针信息用于指向存放于该管理链路的上一在先转发报文；该下一节点指针信息用于指向下一在后转发报文。

举例而言，比如原来的链表中有两个相邻节点A和C，A对应了序列号为4的保序缓存，C对应了序列号为6的保序缓存，A的下一节点指针指向C，C的前一节点指向A。待插入的节点B为报文序列号为5的保序缓存，需要插入到A和C之间，那么A的下一节点就要重新指向B，C的上一节点就要重新指向B。并且新插入的节点B的前一节点指向A，下一节点指向了C。

可选地，通过将该第二缓存的指针置于报文缓存池中，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存，其中，该第二缓存的指针用于指向该第二缓存的物理地址信息。具体的，将第二缓存的指针信息写入到message消息当中，并将上述携带有第二缓存的指针信息的消息发送到报文缓存池中用于接收缓存的通道，将接收到的上述第二缓存的指针信息解析出来，其中，上述指针信息中至少包括第二缓存的物理地址信息。通过将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存的技术方案，当新的报文到来时，该缓存可以继续用来接收报文，此时已经转换成了一个报文缓存，从而完成了缓存转换的过程。

在一种可选地实施例中，第一缓存和第二缓存的类型转换是由如下具体方式实现的：

A、收到报文1，判断不需要进行保序，在进行业务处理后将上述报文1发送出去；

B、收到报文2，判断不需要进行保序，在进行业务处理后将上述报文2发送出去；

C、收到报文8，判断与上一次收到的报文2不连续，判断需要进行保序，接口在报文缓存池中为报文申请一个报文缓存并将其转换为保序缓存来存放报文8，

D、将一个保序缓存转换为接口缓存用来接收后续报文，以保证接口缓存池中的接口缓存数量不变。

可选地，该申请第二缓存包括：在存在多个线程的情况下，保序缓存资源不够的线程向该公共队列申请该第二缓存，其中，该第二缓存是将保序缓存资源充足的线程中的保序缓存压入公共队列得到的。

具体的，为了提高路由器的转发性能，可以采用多线程并行处理器芯片对报文进行保序、转发，如图4所示。对于多线程并行处理芯片来说，为了保证报文的有序转发，一个用户的报文只允许由一个线程来处理，可以将总的保序缓存平分到每个线程中，如图中灰色方框表示每个线程的空闲保序缓存。每个线程维护各自的空闲缓存链表，申请保序缓存时只能从本线程的空闲缓存链表中申请。释放保序缓存时也只能从向本线程的空闲缓存链表释放，使用一个公共队列来管理空闲缓存。

该队列是公共的，所有进程都可以访问。上电时，公共队列初始化为空，各线程如果有空闲的保序缓存，则会将缓存压至该公共队列中。队列具有固定深度，当队列满时就不再接收缓存入队。引入该公共队列之后，空闲线程会不断的向公共队列里面压入缓存，而利用率较高的线程在本线程空闲链表申请不到缓存时会从公共队列里面申请。该技术实现了保序缓存在各个线程之间就有了动态流动的能力，提高了保序缓存的利用效率，从而提高了缓存功能的性能。

综上可见，缓存报文的过程中没有进行缓存之间的报文拷贝操作，只是进行了两个缓存关键信息和管理单位的交换，提高了处理速度，降低了软件保序的性能开销，且能够保证报文缓存池和保序缓存池维护的缓存数目都保持不变。

图5是根据本发明实施例的报文转发装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：

第一转换模块52，用于在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

申请模块54，用于申请第二缓存；

第二转换模块56，用于将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；

转发模块58，用于根据预设的报文转发顺序转发该报文。

图6是根据本发明实施例的报文转发装置的结构框图一，如图5所示，该第一转换模块52包括：

第一转换单元62，用于通过将该第一缓存的指针置于保序缓存池中，将该第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存，其中，该第一缓存的指针中包括该第一缓存的物理地址信息、接收到的该报文的报文长度信息和报文序列号。

图7是根据本发明优选实施例的报文转发装置的结构框图二，如图7所示，该第二转换模块56包括：

第二转换单元72，用于通过将该第二缓存的指针置于报文缓存池中，将该第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存，其中，该第二缓存的指针中包括该第二缓存的物理地址信息。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种报文转发方法，其特征在于，包括：

在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

在存在多个线程的情况下，保序缓存资源不够的线程向公共队列申请第二缓存;

将所述第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；

根据预设的报文转发顺序转发所述报文；

其中，所述将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存包括：

通过将所述第一缓存的指针置于保序缓存池中，将所述第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

所述将所述第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存包括：

通过将所述第二缓存的指针置于报文缓存池中，将所述第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一缓存的指针用于指向所述第一缓存的物理地址信息、接收到的所述报文的报文长度信息和报文序列号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二缓存的指针用于指向所述第二缓存的物理地址信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据以下方法确定接收到的报文不满足预设的报文转发顺序：

判断先后接收到的两个报文的报文序列号是否连续递增；

在判断结果为否的情况下，确定所述报文不满足预设的报文转发顺序。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述根据预设的报文转发顺序转发所述报文包括：

所述第一缓存按照预设规则排列在管理链表中，判断所述管理链表中是否存在当前接收到的报文的报文序列号的下一个报文序列号对应的报文；所述预设规则为报文序列号从小到大；

在判断结果为是的情况下，将存在于所述管理链表中的所述下一个报文序列号对应的报文进行转发。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一缓存按照预设规则排列在管理链表中包括：

所述第一缓存包括上一节点指针信息和下一节点指针信息，其中，所述上一节点指针信息用于指向存放于所述管理链表的上一在先转发报文；所述下一节点指针信息用于指向下一在后转发报文；

通过所述上一节点指针信息和所述下一节点指针信息将所述第一缓存按照预设规则排列在所述管理链表中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述申请第二缓存包括：

在存在多个线程的情况下，向所述公共队列申请所述第二缓存，其中，所述第二缓存是将保序缓存资源充足的线程中的保序缓存压入公共队列得到的，用于保序缓存资源不够的线程。

8.一种报文转发装置，其特征在于，包括：

第一转换模块，用于在接收到的报文不满足预设的报文转发顺序的情况下，将第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

申请模块，用于在存在多个线程的情况下，保序缓存资源不够的线程向公共队列申请第二缓存；

第二转换模块，用于将所述第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存；

转发模块，用于根据预设的报文转发顺序转发所述报文；

其中，第一转换模块包括：

第一转换单元，用于通过将所述第一缓存的指针置于保序缓存池中，将所述第一缓存的类型由报文缓存转换成保序缓存；

第二转换模块包括：

第二转换单元，用于通过将所述第二缓存的指针置于报文缓存池中，将所述第二缓存的类型由保序缓存转换成报文缓存。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一缓存的指针用于指向所述第一缓存的物理地址信息、接收到的所述报文的报文长度信息和报文序列号。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二缓存的指针用于指向所述第二缓存的物理地址信息。

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