CN108600120A - 一种基于dpdk下实现nat的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于DPDK下实现NAT的方法，实现NAT转发的步骤如下：S1：调用DPDK程序模块的api接口读取经由NAT设备网卡模块的数据包；S2：对S1步骤中读取到的数据包进行识别，若为用户端第一次数据包请求，则查找转发规则表，根据对应的转发规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换或NAT逆转换，并建立链表及记录该数据包转换前后五元组到链表；若为用户端第N次数据包请求或目标服务器第1、2…N次数据包应答，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换或NAT逆转换；本发明能够提升数十倍数据包处理性能，实现千万级别的数据包转发能力。

Description

一种基于DPDK下实现NAT的方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，特别是涉及一种基于DPDK下实现NAT的方法。
背景技术
NAT(Network Address Translation，网络地址转换)技术能够解决IP地址不足的 问题，用于通信的IP数据包一般具有Source IP Address(源IP地址)与Destination IP Address(目的IP地址)这两个字段，采用NAT技术实现内网与外网之间的通信时，数据包所 经过的路由器/设备通过基于Linux内核协议栈对数据包进行处理，根据源IP地址字段和目 的IP地址字段判定数据由什么地方发过来的，它要将数据包发到什么地方去，并通过 iptables利用转发规则表，将内网地址与外网地址进行转换，但采用该方式需要较长的地 址转换计算时间，性能耗损大，且无法直接绕过Linux内核协议栈实现数据包从内网到公网 方向的通信，在面向厂商服务时，面对上百万的用户请求数量，现有的数据包处理性能难以 满足实际需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于DPDK下实现NAT的方法，其大幅度提升数据包处理性能，实现千万级别数据包转发能力。
为解决上述目的，本发明采用的如下技术方案。
一种基于DPDK下实现NAT的方法，在NAT设备集成DPDK程序模块，在NAT设备上分配内存，并建立转换流表池单元，实现NAT转发的步骤如下：
S1：调用DPDK程序模块的api接口读取经由NAT设备网卡模块的数据包；
S2：对S1步骤中读取到的数据包进行识别；
S21：若为用户端第一次数据包请求，则查找转发规则表，根据对应的转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换，并建立链表及记录该数据包转换前后五元组到链表；
S22：若为用户端第N次数据包请求，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换；
S23：若为目标服务器第1、2…N次数据包应答，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT逆转换。
S3：继续调用DPDK程序模块的api接口读取下一数据包。
进一步地，在S2步骤中若为用户端第一次数据包请求，计算该请求方向数据包五元组的hash值，若为目标服务器第一次数据包应答，计算该应答方向数据包五元组的hash值，将请求方向和应答方向的hash值记录到链表，并可通过指针互指相连。
进一步地，在S2步骤中，若为用户端第N次数据包请求或目标服务器第1、2…N次数据包应答，计算五元组的hash值并查找链表，获得转换规则，进行NAT转换或NAT逆转换。
进一步地，NAT转换应用SNAT将数据包的源IP地址修改为转换的源IP地址，NAT逆转换应用DNAT将数据包的目的IP地址修改为转换的目的IP地址。
进一步地，S1步骤中调用DPDK程序模块的api接口读取数据包具体为：通过函数rte_lcore_id()获取当前cpu逻辑核id；通过函数rte_eth_rx_burst()读取数据包；通过函数rte_pktmbuf_free()释放mbuf。
进一步地，在NAT设备集成DPDK程序模块包括：初始化DPDK环境、分配CPU给DPDK收包处理线程、初始化网卡模块配置。
本发明的有益效果如下：
本发明在NAT设备上集成DPDK程序模块，通过调用DPDK程序模块的api接口读取数据包，绕过了Linux内核协议栈对数据包处理过程，能够提升数十倍数据包处理性能，实现千万级别的数据包转发能力，实际部署时，将NAT设备与上联交换机万兆口进行串接，数据包经由万兆交换机至NAT设备进行转发，本发明根据用户端第一请求包建立链表并记录转换前后五元组，后续相同源地址/目的地址发过来的数据包，直接在链表查找获取对应的转换规则，从而修改或还原出正确的源IP/目的IP，采用该方式获取对应的转换规则，能够降低计算地址转换的时间及性能损耗。
附图说明
图1为本发明的基于DPDK下实现NAT转发的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
参考图1，一种基于DPDK下实现NAT的方法，NAT设备集成DPDK程序模块，具体包括初始化DPDK环境、安装DPDK编译模块、在NAT设备上分配内存并建立转换规则表池单元、分配CPU给DPDK收包处理线程、初始化网卡模块配置。
本实施例实现NAT转发的步骤如下：
S1：调用DPDK程序模块的api接口读取经由NAT设备网卡模块的数据包，具体为通过函数rte_lcore_id()获取当前cpu逻辑核id；通过函数rte_eth_rx_burst()发送数据包；通过函数rte_pktmbuf_free()释放mbuf；实现调用DPDK程序模块api接口绕过了Linux内核协议栈对数据包处理过程，可有效减少中断次数、内存拷贝次数，定制化协议栈降低复杂度，能够提升数十倍数据包处理性能，实现千万级别的数据包转发能力。
S2：对S1步骤中读取到的数据包进行识别；S21：若为用户端第一次数据包请求，则查找转换规则表，根据对应的转发规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换，并建立链表及记录该数据包转换前后五元组到链表；S22：若为用户端第N次数据包请求，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换；S23：若为目标服务器第1、2…N次数据包应答，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT逆转换。
S3：继续调用DPDK程序模块的api接口读取下一数据包。
在S2步骤中若为用户端第一次数据包请求，计算该请求方向数据包五元组的hash值，若为目标服务器第一次数据包应答，计算该应答方向数据包五元组的hash值，将请求方向和应答方向的hash值记录到链表，并可通过指针互指相连；在上述S2步骤中，若为用户端第N次数据包请求或目标服务器第1、2…N次数据包应答，计算五元组的hash值并查找链表，获得转换规则，进行NAT转换或NAT逆转换，本实施例根据用户端第一请求包的五元组的hash值建立转换规则的链表并记录转换前后五元组到链表，目标服务器第一次数据包应答，计算hash值并记录到链表，如此将请求方向和应答方向的hash值记录到链表，并可通过指针互指相连起来，后续相同源地址/目的地址发过来的数据包，通过计算数据包的hash值，以hash值索引直接在链表查找获取对应的转换规则，从而修改或还原出正确的源IP/目的IP，采用该方式获取对应的转换规则，能够降低计算地址转换的时间及性能损耗。
本实施例中的SNAT(Source Network Address Translation，源地址转换)其作用是修改数据包的源地址，DNAT(Destination Network Address Translation，目的地址转换)其作用是修改数据包的目的地址，上述步骤中NAT转换应用SNAT将数据包的源IP地址修改为转换的源IP地址，NAT逆转换应用DNAT将数据包的目的IP地址修改为转换的目的IP地址。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，在NAT设备集成DPDK程序模块，在NAT设备上分配内存，并建立转换流表池单元，实现NAT转发的步骤如下：
S1：调用DPDK程序模块的api接口读取经由NAT设备网卡模块的数据包；
S2：对S1步骤中读取到的数据包进行识别；
S21：若为用户端第一次数据包请求，则查找转发规则表，根据对应的转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换，并建立链表及记录该数据包转换前后五元组到链表；
S22：若为用户端第N次数据包请求，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT转换；
S23：若为目标服务器第1、2…N次数据包应答，则查找链表获取转换规则，将需要做NAT转换的数据包进行NAT逆转换。
S3：继续调用DPDK程序模块的api接口读取下一数据包。
2.根据权利要求1所述的一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，在S2步骤中若为用户端第一次数据包请求，计算该请求方向数据包五元组的hash值，若为目标服务器第一次数据包应答，计算该应答方向数据包五元组的hash值，将请求方向和应答方向的hash值记录到链表，并可通过指针互指相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，在S2步骤中，若为用户端第N次数据包请求或目标服务器第1、2…N次数据包应答，计算五元组的hash值并查找链表，获得转换规则，进行NAT转换或NAT逆转换。
4.根据权利要求1所述的一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，NAT转换应用SNAT将数据包的源IP地址修改为转换的源IP地址，NAT逆转换应用DNAT将数据包的目的IP地址修改为转换的目的IP地址。
5.根据权利要求1所述的一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，S1步骤中调用DPDK程序模块的api接口读取数据包具体为：通过函数rte_lcore_id()获取当前cpu逻辑核id；通过函数rte_eth_rx_burst()读取数据包；通过函数rte_pktmbuf_free()释放mbuf。
6.根据权利要求1所述的一种基于DPDK下实现NAT的方法，其特征在于，在NAT设备集成DPDK程序模块包括：初始化DPDK环境、分配CPU给DPDK收包处理线程、初始化网卡模块配置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109787912A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 南京邮电大学 一种dpdk环境下基于nat的负载均衡方法
CN111654556A (zh) * 2020-05-09 2020-09-11 苏州云杉世纪网络科技有限公司 Snat设备翻译前后的流量对应关系匹配方法及装置
CN112217919A (zh) * 2020-12-11 2021-01-12 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种用于实现网络地址转换的方法及系统
CN112231101A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 北京中科网威信息技术有限公司 内存分配方法、装置及可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104135548A (zh) * 2014-08-12 2014-11-05 深圳市邦彦信息技术有限公司 基于fpga的静态nat实现方法及装置
CN107483237A (zh) * 2017-08-02 2017-12-15 赛尔网络有限公司 基于dpdk转发的性能优化系统及方法
US20180062880A1 (en) * 2016-08-27 2018-03-01 Jia Yu Centralized Processing of North-South Traffic for Logical Network in Public Cloud

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104135548A (zh) * 2014-08-12 2014-11-05 深圳市邦彦信息技术有限公司 基于fpga的静态nat实现方法及装置
US20180062880A1 (en) * 2016-08-27 2018-03-01 Jia Yu Centralized Processing of North-South Traffic for Logical Network in Public Cloud
CN107483237A (zh) * 2017-08-02 2017-12-15 赛尔网络有限公司 基于dpdk转发的性能优化系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄冰: "基于DPDK的高性能负载均衡系统设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109787912A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 南京邮电大学 一种dpdk环境下基于nat的负载均衡方法
JP7177548B2 (ja) 2019-03-04 2022-11-24 南京郵電大学 Ｄｐｄｋ環境でのｎａｔに基づく負荷分散方法
CN111654556A (zh) * 2020-05-09 2020-09-11 苏州云杉世纪网络科技有限公司 Snat设备翻译前后的流量对应关系匹配方法及装置
CN111654556B (zh) * 2020-05-09 2022-04-29 苏州云杉世纪网络科技有限公司 Snat设备翻译前后的流量对应关系匹配方法及装置
CN112231101A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 北京中科网威信息技术有限公司 内存分配方法、装置及可读存储介质
CN112231101B (zh) * 2020-10-16 2024-03-01 北京中科网威信息技术有限公司 内存分配方法、装置及可读存储介质
CN112217919A (zh) * 2020-12-11 2021-01-12 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种用于实现网络地址转换的方法及系统
CN112217919B (zh) * 2020-12-11 2021-03-23 广东省新一代通信与网络创新研究院 一种用于实现网络地址转换的方法及系统

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