CN108092913B - 一种报文分流的方法和多核cpu网络设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文分流的方法和多核CPU网络设备，所述方法应用于多核CPU网络设备，所述方法包括：当所述可编程逻辑器件接收到报文时，判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文；如果所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块；如果所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述软件预处理模块；所述软件预处理模块选择适用于所述报文的目标分流函数，并基于所述目标分离函数将所述报文分流至对应的硬件队列。采用本申请提供的技术方法，可以提高多核CPU网络设备处理流量的性能。

Description

一种报文分流的方法和多核CPU网络设备

技术领域

本申请涉及计算机网络通信技术领域，特别涉及一种报文分流的方法和多核CPU网络设备。

背景技术

随着网络的规模日益庞大，网络数据量也急剧增加，因此对网络设备处理报文的性能有了更高的要求，比如高吞吐、低延时。为了提高网络设备处理报文的性能，多核CPU网络设备涌现，通过多个CPU同时处理报文。

当多核CPU网络设备接收到需要处理的报文时，需要先确定处理该报文的目标CPU。为了提高多核CPU网络设备处理报文的性能，必然需要充分利用多核CPU网络设备中的各个CPU，避免出现某几个CPU处于忙碌状态，另外几个CPU处于空闲状态，因此，现有技术中，多核CPU网络设备通常会采用流分类技术将接收到的报文均衡分配至各CPU。

同时，为了保证同一会话的流量不出现错误，上述流分类技术通常会将同一会话的流量分配至同一CPU进行处理。为了将同一会话的流量分配至同一CPU进行处理，必须要区别出不同的会话。在现有技术中，通常根据五元组来区分不同会话的流量，因此，当多核CPU网络设备接收到报文后，需要解析报文并获取五元组信息。

为了减轻CPU的负担，现有技术中提出了硬件流分类的技术。

请参见图1，图1为现有技术中示出的一种多核CPU网络设备的内部结构图。

在现有技术中，当多核CPU网络设备基于硬件流分类技术进行分流时，多核CPU网络设备中通常包括可编程逻辑模块、分流模块、硬件队列、以及多个CPU。其中，可编程逻辑器件用于对接收到的报文进行解析并获取五元组信息。分类模块上加载了分流函数，根据五元组将不同会话的流量分别添加至不同的硬件队列。不同的硬件队列与不同的CPU相连，CPU通过轮询的方式从对应的硬件队列中读取流量并进行处理。由于可编程逻辑器件对报文进行解析，因此CPU不再需要对报文进行解析，同时由分流模块进行分流，不再需要额外的CPU来进行软件分流，因此可以缓解CPU的负担，从而提高多核CPU网络设备处理报文的性能。

然而，分流模块上加载的分流函数比较单一，只能针对特定流量类型的流量进行分流，而且可编程逻辑器件无法识别私有协议的报文，因此无法从私有协议的报文中成功获取到五元组信息。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种报文分流的方法和多核CPU网络设备，用于提高多核CPU网络设备处理流量的性能。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种报文分流的方法，应用于多核CPU网络设备，所述多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件分别连接的分流模块和软件预处理模块，与分流模块和软件预处理模块均分别连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU，包括：

当所述可编程逻辑器件接收到报文时，判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文；

如果所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块；

如果所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述软件预处理模块；

所述软件预处理模块选择适用于所述报文的目标分流函数，并基于所述目标分离函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

一种多核CPU网络设备，所述多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的分流模块，与分流模块连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU，所述多核CPU网络设备还包括软件预处理模块，所述软件预处理模块分别连接于所述可编程逻辑器件以及所述若干硬件队列；其中，

所述可编程逻辑器件用于当接收到报文时，判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文；

所述可编程逻辑器件还用于如果所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，将所述报文传输至所述分流模块；如果所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，将所述报文传输至所述软件预处理模块；

所述软件可编程逻辑器件用于选择适用于所述报文的目标分流函数，并基于所述目标分离函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

本申请提出的技术方法可以带来的有益效果：

在本申请中，多核CPU网络设备中的可编程逻辑器件接收到报文时，可以通过该报文的报文类型判断分流设备加载的分流函数是否适用于该报文。如果分流设备加载的分流函数适用于该报文，可编程逻辑器件可以将该报文传输至分流设备，由分流设备对报文进行分流处理。如果分流设备加载的分流函数不适用于该报文，可编程逻辑器件可以将该报文传输至软件预处理模块，由软件预处理模块选择适用于该报文的分流函数，并基于选中的分流函数对报文进行分流处理，因此，多核CPU网络设备可以实现基于报文类型选择适用于该报文类型的分流函数进行分流处理，从而提高多核CPU网络设备的报文处理性能。

附图说明

图1为现有技术中示出的一种多核CPU网络设备的内部结构图；

图2为本申请实施例一示出的一种多核CPU网络设备的内部结构图；

图3为本申请实施例二示出的一种报文分流的方法流程图。

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”。

在现有技术中，当多核CPU网络设备基于硬件流分类技术进行分流时，多核CPU网络设备中通常包括可编程逻辑模块、分流模块、硬件队列、以及多个CPU。其中，可编程逻辑器件用于对接收到的报文进行解析并获取五元组信息。分类模块上加载了分流函数，根据五元组将不同会话的流量分别添加至不同的硬件队列。不同的硬件队列与不同的CPU相连，CPU通过轮询的方式从对应的硬件队列中读取流量并进行处理。由于可编程逻辑器件对报文进行解析，因此CPU不再需要对报文进行解析，同时由分流模块进行分流，不再需要额外的CPU来进行软件分流，因此可以缓解CPU的负担，从而提高多核CPU网络设备处理报文的性能。

然而，分流模块上加载的分流函数单一，只能针对特定报文类型的报文进行分流。当多核CPU网络设备在短时间内接收到同一会话的大量报文时，分流模块会将该同一会话的大量报文分配至同一CPU处理，比如多核CPU网络设备接收到发往防火墙设备的大量攻击报文，因此会造成CPU负载不均衡的问题，进行影响到多核CPU网络设备处理报文的性能。

另外，在现有技术中，由于可编程逻辑器件无法识别私有协议的报文，因此当可编程逻辑器件接收到私有协议的报文时，无法解析该报文并成功获取到五元组信息，从而无法通过分流模块进行硬件流分类。

实施例一

为了解决技术存在的问题，本申请实施例一示出了一种多核CPU网络设备，请参见图2，图2为本申请实施例一示出的一种多核CPU网络设备的内部结构图。

本申请实施例一示出的多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件分别连接的分流模块和软件预处理模块，与分流模块和软件预处理模块均分别连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU。

所述可编程逻辑器件可以用于当接收到报文时，判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文；

所述可编程逻辑器件还可以用于如果所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，将所述报文传输至所述分流模块；如果所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，将所述报文传输至所述软件预处理模块；

所述软件可编程逻辑器件可以用于选择适用于所述报文的目标分流函数，并基于所述目标分离函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

其中，所述可编程逻辑器件记录了适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型；当所述可编程逻辑器件用于判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文时，所述可编程逻辑器件具体可以用于：识别所述报文的报文类型；判断所述报文的报文类型与本地记录的适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型是否匹配；如果匹配，确定所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文；如果不匹配，确定所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文。

所述软件预处理模块保存了报文类型与分流函数之间的对应关系；当所述软件预处理模块用于选择适用于所述报文的目标分流函数时，所述软件预处理模块具体可以用于：从本端保存的报文类型与分流函数之间的对应关系中，查找与所述报文的报文类型对应的目标分流函数。

在本实施例中，由于所述可编程逻辑器件可以接收到私有协议的报文，针对私有协议报文，所述可编程逻辑器件无法直接进行解析获取五元组信息，因此，在所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块或者所述软件预处理模块之前，所述可编程逻辑器件还可以用于基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理，以使所述报文支持被所述可编程逻辑器件解析，以及还可以用于对预处理后的报文进行解析。

此外，为了减轻CPU的负担，在所述软件预处理模块基于所述目标分流函数将所述报文分离至对应的硬件队列之前，所述软件预处理模块还可以用于基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理。比如，所述预处理可以为报文校验等。

实施例二

为了解决现有技术的问题，本申请实施例二示出了一种报文分流的方法，应用于本申请实施例一所示的多核CPU网络设备，所述多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件分别连接的分流模块和软件预处理模块，与分流模块和软件预处理模块均分别连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU。

请参见图3，图3为本申请实施例二示出的一种报文分流的方法流程图，应用于实施例一所示的多核CPU网络设备，具体执行以下步骤：

步骤301：当所述可编程逻辑器件接收到报文时，判断所述分流模块加载的分流函数是否适用于所述报文；

在实际网络中，通常会有私有协议的报文在网络中传输。在现有技术中，可编程逻辑器件只能识别标准的报文。当可编程逻辑器件接收到私有协议的报文时，可编程逻辑器件无法对私有协议的报文进行解析获取报文的五元组信息。

针对上述问题，在本实施例中，当可编程逻辑器件接收到报文时，可编程逻辑器件可以基于预设的报文预处理策略对该报文预处理，以使该报文支持被可编程逻辑器件解析，然后，可编程逻辑器件可以对预处理后的报文进行解析。

例如，一些厂商生成的芯片通常会在报文转发时在二层报文头前面添加该厂商的私有头部。

当本实施例所示的可编程逻辑器件接收到这类在二层报文头前面带有厂商的私有头部的报文时，对该报文进行预处理的操作可以为：将整个报文进行固定量(大小支持配置)的平移，即将该报文中的二层报文头前面的私有头部去掉，此时，该报文就变成了标准的报文，可编程逻辑器件就可以解析该报文并获取该报文的五元组信息。

在现有技术中，由于分流模块上加载的分流函数单一，只能针对特定报文类型的报文进行分流。当多核CPU网络设备在短时间内接收到同一会话的大量报文时，分流模块会将该同一会话的大量报文分配至同一CPU处理，比如多核CPU网络设备接收到发往防火墙设备的大量攻击报文，因此会造成CPU负载不均衡的问题，进行影响到多核CPU网络设备处理报文的性能。

为了解决上述问题，在本实施例中，当可编程逻辑器件对接收到的报文完成预处理并获取到该报文的五元组信息后，可编程逻辑器件可以判断分流模块加载的分流函数是否适用于该报文。

其中，可编程逻辑器件记录了适用于分流模块加载的分流函数的报文类型。可编程逻辑器件可以识别该报文的报文类型，通过判断该报文的报文类型是否与分流模块加载的分流函数的报文类型匹配来判断分流模块加载的分流函数是否适用于该报文。

如果该报文的报文类型与分流模块加载的分流函数的报文类型匹配，可编程逻辑器件可以确定所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文；

如果该报文的报文类型与分流模块加载的分流函数的报文类型不匹配，可编程逻辑器件可以确定所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文。

上述报文类型是指应用于不同场景的报文类型，比如应用于防火墙设备的攻击报文。

步骤302：如果所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块；

步骤303：如果所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述软件预处理模块；

在本实施例中，当可编程逻辑器件确定分流模块加载的分流函数适用于接收到的报文时，可编程逻辑器件可以将已经完成解析并获取到五元组信息的报文传输至分流模块。

当分流模块接收到可编程逻辑器件传输的报文时，通过加载的分流函数对该报文的五元组信息进行计算，根据计算结果确定该报文的目标硬件队列，即确定将该报文添加至哪一个硬件队列。与该目标硬件队列连接的CPU可以轮询该目标硬件队列，从该目标硬件队列中读取该报文，并对该报文进行处理。

在本实施例中，当可编程逻辑器件确定分流模块加载的分流函数不适用于接收到的报文时，可编程逻辑器件可以将已经完成解析并获取到五元组信息的报文传输至软件预处理模块。

步骤304：所述软件预处理模块选择适用于所述报文的目标分流函数，并基于所述目标分离函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

在本实施例中，为了实现CPU的负载均衡，软件预处理模块预先保存了报文类型与分流函数之间的对应关系。

当软件预处理模块接收到可编程逻辑器件传输的已经完成解析并获取到五元组信息的报文，以及该报文的报文类型时，软件预处理模块可以根据本端保存的报文类型与分流函数之间的对应关系，查找与该报文的报文类型对应的目标分流函数。软件预处理模块可以基于该目标分流分流函数对该报文的五元组信息进行计算，确定该报文的目标硬件队列，并把该报文传输至该目标硬件队列。与该目标硬件队列连接的CPU可以轮询该目标硬件队列，从该目标硬件队列中读取该报文，然后对该报文进行处理。

其中，在本实施例中，软件预处理模块在将该报文传输至目标硬件队列之前，可以基于预设的预处理策略对该报文进行预处理，比如，对该报文进行合法性检测等，这样可以在一定程度上减轻CPU的负担。

综上所述，在本申请中，多核CPU网络设备中的可编程逻辑器件接收到报文时，可以通过该报文的报文类型判断分流设备加载的分流函数是否适用于该报文。如果分流设备加载的分流函数适用于该报文，可编程逻辑器件可以将该报文传输至分流设备，由分流设备对报文进行分流处理。如果分流设备加载的分流函数不适用于该报文，可编程逻辑器件可以将该报文传输至软件预处理模块，由软件预处理模块选择适用于该报文的分流函数，并基于选中的分流函数对报文进行分流处理，因此，多核CPU网络设备可以实现基于报文类型选择适用于该报文类型的分流函数进行分流处理，从而提高多核CPU网络设备的报文处理性能。

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

Claims (6)

1.一种报文分流的方法，应用于多核CPU网络设备，所述多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件分别连接的分流模块和软件预处理模块，与分流模块和软件预处理模块均分别连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU；其中，所述可编程逻辑器件记录了适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型；所述软件预处理模块保存了报文类型与分流函数之间的对应关系；其特征在于，包括：

当所述可编程逻辑器件接收到报文时，识别所述报文的报文类型，并判断所述报文的报文类型与本地记录的适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型是否匹配；

如果匹配，确定所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块；

如果不匹配，确定所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述软件预处理模块；

当所述软件预处理模块接收到所述报文后，从本端保存的报文类型与分流函数之间的对应关系中，查找与所述报文的报文类型对应的目标分流函数，并基于所述目标分流函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块或者所述软件预处理模块之前，所述方法还包括：

基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理，以使所述报文支持被所述可编程逻辑器件解析；

对预处理后的报文进行解析。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述软件预处理模块基于所述目标分流函数将所述报文分离至对应的硬件队列之前，所述方法还包括：

所述软件预处理模块基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理。

4.一种多核CPU网络设备，所述多核CPU网络设备包括可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的分流模块，与分流模块连接的若干硬件队列，以及与各硬件队列分别连接的不同CPU，其特征在于，所述多核CPU网络设备还包括软件预处理模块，所述软件预处理模块分别连接于所述可编程逻辑器件以及所述若干硬件队列；其中，所述可编程逻辑器件记录了适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型；

所述可编程逻辑器件用于当接收到报文时，识别所述报文的报文类型，并判断所述报文的报文类型与本地记录的适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型是否匹配；

所述可编程逻辑器件还用于如果所述报文的报文类型与本地记录的适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型匹配，确定所述分流模块加载的分流函数适用于所述报文，将所述报文传输至所述分流模块；如果所述报文的报文类型与本地记录的适用于所述分流模块加载的分流函数的报文类型不匹配，确定所述分流模块加载的分流函数不适用于所述报文，将所述报文传输至所述软件预处理模块；

所述软件预处理模块保存了报文类型与分流函数之间的对应关系；

所述软件可编程逻辑器件用于当接收到所述报文后，从本端保存的报文类型与分流函数之间的对应关系中，查找与所述报文的报文类型对应的目标分流函数，并基于所述目标分流函数将所述报文分流至对应的硬件队列。

5.根据权利要求4所述的多核CPU网络设备，其特征在于，在所述可编程逻辑器件将所述报文传输至所述分流模块或者所述软件预处理模块之前，所述可编程逻辑器件还用于基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理，以使所述报文支持被所述可编程逻辑器件解析，以及还用于对预处理后的报文进行解析。

6.根据权利要求4所述的多核CPU网络设备，其特征在于，在所述软件预处理模块基于所述目标分流函数将所述报文分离至对应的硬件队列之前，所述软件预处理模块还用于基于预设的报文预处理策略对所述报文预处理。

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