CN107911317B - 一种报文调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文调度方法，所述方法包括：接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

Description

一种报文调度方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文调度方法及装置。

背景技术

在数据通信系统中，数据的交换与传输通常以报文为单位，它包含了将要发送的完整的数据信息。随着信息技术的不断发展，网络传输速度的不断提高，为了保证业务数据的正常传输，通常采用报文调度的方法。一个典型的报文调度装置包括入口处理器、数据通道、队列管理器、调度器、外部存储器、出口处理器，还包括报文数据输入接口、报文数据输出接口、数据写入外置缓存接口、数据读出外置缓存接口、PD(Packet Descriptor，报文描述符)入队接口、出队接口、队列形态更新接口、队列调度结果输出接口。

FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)具有很强的并行处理能力，高速的数据传输以及高速的数字信号处理能力，既可以连接外部存储器，还可以利用其内部的存储单元进行数据缓存。因此大多采用基于FPGA的报文调度方法，其主要实现原理如下：从报文输入接口进入的报文写入存储单元，其中报文输入接口与存储单元一一对应；调度单元从存储单元中读取报文后，按照预先设定的规则进行调度；调度完成后，将数据通过报文输出接口输出。

基于FPGA的报文调度方法，每个报文输入接口都有其一一对应的存储单元进行数据缓存，如果其中一个报文输入接口接入的报文突然大量增加，导致其对应的存储单元被写满，这种情况下该存储单元不能再接收新的报文，只有等待该存储单元空间重新释放才能继续进行数据缓存。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种报文调度方法及装置。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种报文调度方法，所述方法包括：

接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

一种报文调度装置，所述装置包括：

请求接收单元，用于接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

存储单元分配单元，用于根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

报文写入单元，用于根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

信息提取单元，用于从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

输出接口指定单元，用于根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

报文读取单元，用于根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文；

报文发送单元，用于将所述报文通过所指定的输出接口发送。

本申请的技术方案通过接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求中携带报文长度信息，根据报文写入请求中携带的报文长度信息以及存储单元使用情况，为输入接口分配存储单元，并记录下分配的存储单元的首地址，从写入分配的存储单元的报文中提取所需要的报文特征信息，根据提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为报文指定了输出接口，在读取所述报文后通过指定的输出接口将所述报文发送。与现有技术方案相比，提高了存储单元的利用率，避免了大量数据传递对FPGA芯片资源的占用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一示例性实施例示出的现有技术报文调度系统的一种系统框架示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的本申请报文调度系统的一种系统框架示意图；

图3是本申请一示例性实施例示出的报文调度方法的一种实施流程图；

图4是本申请一示例性实施例示出的存储单元与链表两者的连接关系示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的报文调度装置的一种结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

首先对本申请实施例提供的一种报文调度方法进行说明，该方法可以包括以下步骤：

接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

在背景技术中提到，如图1所示的一示例性应用场景示意图，每个输入接口都有其一一对应的存储单元进行数据缓存，如果其中一个报文输入接口接入的报文突然大量增加，导致其对应的存储单元被写满，这种情况下该存储单元不能再接收新的报文，只有等待该存储单元空间重新释放才能继续进行数据缓存，这样储存单元的利用率不高。如图2所示为本申请一示例性应用场景示意图，为了提高存储单元的利用率，本发明将存储单元统一管理，将原来各自独立的存储单元作为一个整体，实现存储单元的动态分配。相应的在对报文进行调度指定输出接口时，从报文中提取报文特征信息，根据所提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

具体的在对输入接口输入的报文进行调度的过程中，首先接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求中携带报文长度信息；根据所述报文写入请求中携带的报文长度信息以及存储单元使用情况，为所述输入接口分配存储单元，并记录下分配的存储单元的首地址，相应的如果报文长度超过一个存储单元的存储空间长度，还需要建立链表，记录下链表的链表地址；根据所述分配的存储单元的首地址以及链表的链表地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息，可以提取报文的报文头信息；根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；根据所述分配的存储单元的首地址以及链表的链表地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。为了对本申请进一步说明，提供下列实施例对本申请进行说明：

如图3所示，为本申请报文调度方法的一种实施流程图，其具体可以包括以下步骤：

S101，接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

在一实施例中，本申请的技术方案应用于以FPGA为基础的报文调度系统，其中所述系统包括至少一个输入接口以及至少两个输出接口，当输入接口接收到报文时，需要向存储单元写入报文时，会先向存储单元的管理模块发送报文写入请求，存储单元的管理模块接收输入接口发送的报文写入请求，其中所述报文写入请求携带报文长度信息。例如如图2所示，在输入接口1接收到外部报文时，输入接口需要向存储单元写入报文，先向存储单元的管理模块发送报文写入请求，其中报文写入请求携带报文长度信息，例如报文长度为10KB，存储单元的管理模块将接收输入接口1发送的报文写入请求。

S102，根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

在一实施例中，如上述所说，输入接口向存储单元的管理模块发送报文写入请求，存储单元的管理模块在接收到所述报文写入请求时，根据所述报文写入请求以及存储单元使用情况为所述输入接口分配存储单元，其中需要判断所述报文写入请求携带的报文长度信息中的报文长度是否超过了单个存储单元的存储空间长度，若所述报文长度没有超过单个存储单元的存储空间长度，则需要记录分配的存储单元的首地址即可；若所述报文长度超过了单个存储单元的存储空间长度，则需要建立链表，并记录下首个存储单元的首地址以及链表的链表地址，所述链表地址用于在写入或读取报文时查找下一存储单元，其中存储单元与链表的连接关系示意图如图4所示，图4所示的是存储单元1、存储单元2、存储单元3与链表1、链表2的连接关系。例如上述所说的输入接口1发送的报文长度为10KB，单个存储单元的存储空间长度为5KB，则根据所述报文长度信息以及存储单元使用情况，为所述输入接口1分配两个存储单元，这里暂且以存储单元1和存储单元2代表两个存储单元，需要建立链表，在存储单元2中为所述报文分配链表地址，并记录下存储单元1的首地址以及分配的链表地址。所述链表地址用于在存储单元1中读取或写入报文时，可以知道查找到存储单元2，并将所述报文的剩余部分写入到存储单元2中。

其中在背景技术中提到，FPGA具有很强的并行处理能力，高速的数据传输以及高速的数字信号处理能力，既可以连接外部存储器，还可以利用其内部的存储单元进行数据缓存。这里本申请的存储单元可以是上述所说的FPGA内部的存储单元，也可以是外部存储器的存储单元，如果考虑到FPGA资源占用率的问题的话，为了减轻FPGA的压力，在分配存储单元时，可以优先分配外部存储器的存储单元。

S103，根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

在一实施例中，如上述所说根据报文写入请求携带的报文长度信息，与单个存储单元的存储空间长度进行比较，若报文长度没有超过单个存储单元的存储空间长度，记录分配的存储单元的首地址，根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；若报文长度超过单个存储单元的存储空间长度，建立链表，记录首个存储单元的首地址以及链表的链表地址，根据所述首个存储单元的首地址以及链表地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元。例如为输入接口1分配了存储单元1和存储单元2，并记录了存储单元1的首地址以及链表地址，存储单元的管理模块将所述存储单元1的首地址以及链表地址发送给存储单元写接口，存储单元的管理模块调用存储单元写接口，存储单元写接口根据所述存储单元1的首地址以及链表地址将输入接口1输入的报文写入到存储单元1和存储单元2。

S104，从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

在一实施例中，如上述所说将报文写入到存储单元1和存储单元2，则提取写入存储单元1和存储单元2的报文中的报文特征信息。一般地在报文中会有报文头、报文中具体携带的数据等信息，这里我们可以提取报文的报文头，例如典型的报文头格式为五元组，当然也可以提取报文中具体携带的数据。这个提取的报文特征信息可以根据需要，预先下发策略，根据此策略来决定提取的对象。当然出了上述所说的报文头信息或者报文携带的数据，也可以是报文中携带的其它信息。

S105，根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

在一实施例中，根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口，其中调度规则可以是先进先出的调度规则，也可以是军运调度的调度规则，也可以是其它调度规则，这里不再一一阐述。为报文指定输出接口取决于所提取的报文特征信息，因为在输出接口这一侧，有预设的输出策略，所述输出策略是根据报文特征信息设置的，例如输出接口1设置了某个特征，在报文携带的数据中包含这个特征的话，将报文可以通过输出接口1发送，输出接口2设置五元组中的目的端口，在报文的报文头中的目的端口与输出接口设置的目的端口一致时，将报文可以通过输出接口2发送。例如在提取到报文的报文头信息时，按照先进先出的调度规则，在等到需要将报文发送出去时，经比较报文头信息中的目的端口与输出接口2预先设置的目的端口一致，这时就为报文指定了输出接口2；若提取到报文携带的报文数据中存在某个特征，而且这个特征还是输出接口1预先设置的特征一致，按照先进先出的调度规则，为所述报文指定了输出接口1。

S106，根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

在一实施例中，根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口之后，接收所述指定的输出接口发送的报文读取请求，存储单元的管理模块会将所述分配的首个存储单元的首地址以及链表的链表地址发送给存储单元读接口，存储单元的管理模块调用存储单元读接口，存储单元读接口根据所述分配的首个存储单元的首地址以及链表的链表地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，例如上述所说的存储单元1和存储单元2。将所述报文从所述分配的存储单元1和存储单元2读取之后，将所述报文通过指定的输出接口发送。例如上述所说的，根据提取的报文头信息中的目的端口，可以为所述报文指定了输出接口2，在读取所述报文之后，将所述报文通过指定的输出接口2发送。

本申请通过以上步骤，通过对存储单元的统一管理，根据报文长度信息以及存储单元使用情况，为输入接口动态分配存储单元，使各输入接口输出的报文可以共用存储单元，提高了存储单元的利用率。此外，在对报文进行调度时，提取报文中的报文特征信息，根据此报文特征信息，按照预设的调度规则为报文指定输出接口，在为所述报文指定了输出接口之后，从存储单元中读取该报文，并将该报文通过指定的输出接口发送，避免了大量数据传输对FPGA资源的占用。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

与前述报文调度方法的实施例相对应，本申请还提供了报文调度装置的实施例，如图5所示，包括请求接收单元210，存储单元分配单元220，报文写入单元230，信息提取单元240，输出接口指定单元250，报文读取单元260，报文发送单元270。

所述请求接收单元210，用于接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

所述存储单元分配单元220，用于根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

所述报文写入单元230，用于根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

所述信息提取单元240，用于从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

所述输出接口指定单元250，用于根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

所述报文读取单元260，用于根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文；

所述报文发送单元270，用于将所述报文通过所指定的输出接口发送。

在本申请的一种具体实施方式中，所述存储单元包括：

FPGA内部的存储单元或外部存储器的存储单元。

在本申请的一种具体实施方式中，所述信息提取单元240具体用于：

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文的报文头信息。

在本申请的一种具体实施方式中，所述存储单元分配单元220，报文写入单元230，报文读取单元260，具体用于：

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并建立链表，记录下所述分配的首个存储单元的首地址以及链表的链表地址；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及记录的链表的链表地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及链表地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文。

上述系统中各个单元的作用实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，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申请方案的目的。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。

本发明可以在由计算机执行的计算值可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种报文调度方法，其特征在于，应用于以FPGA为基础的报文调度系统，其中所述系统包括至少一个输入接口以及至少两个输出接口，所述方法包括：

接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，并将所述报文通过所指定的输出接口发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储单元，包括：

FPGA内部的存储单元或外部存储器的存储单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息，包括：

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文的报文头信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文，包括：

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并建立链表，记录下所述分配的首个存储单元的首地址以及链表的链表地址；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及记录的链表的链表地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及链表地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文。

5.一种报文调度装置，其特征在于，所述装置包括：

请求接收单元，用于接收输入接口发送的报文写入请求，所述报文写入请求携带报文长度信息；

存储单元分配单元，用于根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并记录下所述分配的存储单元的首地址；

报文写入单元，用于根据所述分配的存储单元的首地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

信息提取单元，用于从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文特征信息；

输出接口指定单元，用于根据所述提取的报文特征信息，按照预设的调度规则为所述报文指定输出接口；

报文读取单元，用于根据所述分配的存储单元的首地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文；

报文发送单元，用于将所述报文通过所指定的输出接口发送。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储单元，包括：

FPGA内部的存储单元或外部存储器的存储单元。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信息提取单元，具体用于：

从写入所述分配的存储单元的报文中提取报文的报文头信息。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储单元分配单元，报文写入单元，报文读取单元，具体用于：

根据所述报文写入请求携带的报文长度信息以及存储单元使用情况为输入接口分配存储单元，并建立链表，记录下所述分配的首个存储单元的首地址以及链表的链表地址；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及记录的链表的链表地址，将接收到的所述输入接口输入的报文写入所述分配的存储单元；

根据所述分配的首个存储单元的首地址以及链表地址，从所述分配的存储单元中读取所述报文。

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