CN109039944A - 一种数据包的分流方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据包的分流方法,能够在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包,并将所述多个数据包分配到与该硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列,最后调用应用层的接收线程读取与该接收线程对应的软件接收队列中的数据包。可见,该方法能够将硬件接收队列中的数据包分配到多个驱动层软件接收队列,且后续应用层接收线程能够从对应的软件接收队列读取数据包,实现了在硬件接收队列和应用层接收线程之间,也就是在驱动层对数据包进行分流的目的,避免了在应用层分流导致过多内存资源被占用的问题。此外,本发明还提供了一种数据包的分流装置、设备、及计算机可读存储介质,其作用与上述方法相对应。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域,特别涉及一种数据包的分流方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在大数据时代,巨大的网络流量对任何应用层网络软件来说都是一项巨大的挑战。为应对巨大的网络流量,网卡驱动本身会根据网卡硬件配置对数据包进行硬件分流处理,也就是将物理层接收的数据包分发到网卡硬件可支持的接收环,即硬件接收环。然后应用层的接收线程从硬件接收环中提取数据包,以便于进行后续处理。
为了保证应用层接收数据包时满足负载均衡,传统的做法一般需要在应用层进行分流处理。然而,这种处理方法将分流工作的压力集中在了应用层,导致主机端过多的内存资源被占用,影响应用层的接收线程的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种数据包的分流方法、装置、设备及计算机可读存储介质,用以解决传统分流方法需要在应用层进行分流处理。导致主机端过多的内存资源被占用,影响应用层的接收线程的性能的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种数据包的分流方法,包括:
在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包;
将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列;
调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
可选的,在所述在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包之前,还包括:
确定应用层中的接收线程的线程数量;
根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列。
可选的,所述确定应用层中的接收线程的线程数量,包括:
获取目标驱动的配置文件;
解析所述配置文件,判断所述配置文件是否设置有软件接收队列的创建命令;
若所述配置文件设置有软件接收队列的创建命令,则确定应用层中的接收线程的线程数量。
可选的,所述为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,包括:
确定每秒数据包的传输数量;
根据队列数量、所述传输数量、以及硬件接收队列的数量,计算得到应用层的软件接收队列的队列长度;
为各个所述硬件接收队列创建所述队列数量的、所述队列长度的软件接收队列。
可选的,所述根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,包括:
将所述线程数量作为驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,其中,所述软件接收队列与所述接收线程一一对应。
可选的,所述软件接收队列为环形队列。
相应的,本发明还提供了一种数据包的分流装置,包括:
数据包获取模块:用于在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包;
数据包分配模块:用于将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列;
数据包读取模块:用于调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
可选的,所述装置还包括:
线程数量确定模块:用于确定应用层中的接收线程的线程数量;
队列数量确定模块:用于根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列。
此外,本发明还提供了一种数据包的分流设备,包括:
存储器:用于存储计算机程序;
处理器:用于执行所述计算机程序,以实现如上所述的一种数据包的分流方法的步骤。
最后,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种数据包的分流方法的步骤。
本发明所提供的一种数据包的分流方法,能够在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包,并将所述多个数据包分配到与该硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列,最后调用应用层的接收线程读取与该接收线程对应的软件接收队列中的数据包。可见,该方法能够将硬件接收队列中的数据包分配到多个驱动层软件接收队列,且后续应用层接收线程能够从对应的软件接收队列读取数据包,实现了在硬件接收队列和应用层接收线程之间,也就是在驱动层对数据包进行分流的目的,避免了在应用层分流导致过多内存资源被占用的问题。
此外,本发明还提供了一种数据包的分流装置、设备及计算机可读存储介质,其作用与上述方法相对应,这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种数据包的分流方法实施例一的实现流程图;
图2为本发明所提供的一种数据包的分流方法实施例二中定义软件接收队列的实现流程图;
图3为本发明所提供的一种数据包的分流方法实施例二中的映射关系示意图;
图4为本发明所提供的一种数据包的分流装置实施例的功能框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种数据包的分流方法、装置、设备及计算机可读存储介质,实现了在驱动层对数据包进行分流的目的,避免了在应用层分流导致过多内存资源被占用的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面对本发明提供的一种数据包的分流方法实施例一进行介绍,参见图1,实施例一包括:
步骤S101:在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包。
步骤S102:将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列。
步骤S103:调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
可见,本实施例所提供的一种数据包的分流方法,能够在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包,并将所述多个数据包分配到与该硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列,最后调用应用层的接收线程读取与该接收线程对应的软件接收队列中的数据包。可见,该方法能够将硬件接收队列中的数据包分配到多个驱动层软件接收队列,且后续应用层接收线程能够从对应的软件接收队列读取数据包,实现了在硬件接收队列和应用层接收线程之间,也就是在驱动层对数据包进行分流的目的,避免了在应用层分流导致过多内存资源被占用的问题。
下面开始详细介绍本发明提供的一种数据包的分流方法实施例二,实施例二基于实施例一实现,并在实施例一的基础上进行了一定程度的拓展。
具体的,本实施例将数据包的分流分为两个过程,一是创建软件接收队列的过程,另一个是数据传输中进行分流的过程,下面分别对这两个过程进行介绍。
对于第一个过程,如图2所示,创建软件接收队列的过程包括以下步骤:
步骤S211:确定应用层中的接收线程的线程数量。
步骤S212:根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量。
步骤S213:确定每秒数据包的传输数量。
步骤S214:根据队列数量、所述传输数量、以及硬件接收队列的数量,计算得到应用层的软件接收队列的队列长度。
步骤S215:为各个所述硬件接收队列创建所述队列数量的、所述队列长度的软件接收队列。
可以看出,上述步骤不仅仅创建了软件接收队列,还对软件接收队列的队列数量、队列长度进行了限定。作为一种实施方式,下面对本实施例中队列数量和队列长度的计算过程进行介绍,需要说明的是,下面的描述仅仅作为本实施例选取的一种实现方式:
将应用层的接收线程的线程数量记为M,那么,驱动层的软件接收队列的队列数量根据M来确定,具体的队列数量可以直接取M。将每秒数据包的传输数量记为S,那么,软件接收队列的队列长度L根据队列数量M、传输数量S、以及硬件接收队列的数量N来确定,具体的,队列长度可以取值如下:L=S/(M*N)。
在这种情况下,硬件接收队列、软件接收队列、以及接收线程之间的映射关系如图3所示。具体的,应用层包括M个接收线程,接收线程的编号分别为[0,M-1],而每个硬件接收队列都对应M个软件接收队列,软件接收队列的编号分别为为[0,M-1],所有编号为0的软件接收队列上的网络包都将由应用层的接收线程0接收,依次类推。
具体的,上述软件接收队列实际可以为环形队列,以下将结构为环形队列的软件接收队列成为软件接收环。下面对软件接收环的读写过程进行描述:
软件接收环可以通过写指针将硬件接收队列(实际上为硬件接收环)中接收到的数据包写入软件接收环中,并通过读指针将软件接收环中的数据包发送给应用层软件即应用层的接收线程。
软件接收环通过读指针、写指针的相对位置来说明整个环上数据包的数量,即接收环上网络包数量=(rp–wp+L)%L,形成一种生产者(写指针wp)/消费者(读指针rp)模型。当写指针与读指针位置相同,代表接收环空,即wp==rp代表软件接收环空。当(wp+1)%L==rp,表明软件接收环满。为确保整个软件接收环的稳定,可以在整个软件环上预留一定数量的位置,预留数量的大小是一个经验值,一般可以设置为整个环大小的5%左右。
实际上,上述创建过程是可以在配置文件中选择开启或关闭的,根据实际需求,修改配置文件中的相应设置,即可实现开启或关闭上述创建软件接收队列的过程,由于下述分流过程是基于这些软件接收队列来实现的,因此,开启或关闭创建过程也就相当于开启或关闭在驱动层进行软件分流的过程。这种情况下,在步骤S211之前,需要先获取配置文件,并解析所述配置文件,判断所述配置文件是否将软件接收队列的创建过程设置为开启,若是,则继续步骤S211。
第二个过程,也就是在驱动层进行软件分流的过程,如图3所示,包括以下步骤:
步骤S221:在数据包的传输过程中,分别获取N个硬件接收队列中的数据包。
步骤S222:将各个硬件接收队列中的数据包分配到与该硬件接收队列对应的M个驱动层的软件接收队列。
步骤S223:调用各个应用层的接收线程读取与该接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
可见,本实施例提供的一种数据包的分流方法,实际上是一种在驱动层实现网络收包软分流的方法,解决了应用层分流过多占用系统资源的弊端。该方法实现包含两部分:一是软件接收环的定义实现;二是分流算法的实现。通过该方法,可以在驱动层实现软分流,实现应用层收包负载均衡的效果。同时,通过配置文件可以开启/关闭软分流功能,根据应用层具体收包线程数量来调节驱动层收包接收环的个数,使得分流效果更加显著。
下面对本发明实施例提供的一种数据包的分流装置进行介绍,下文描述的一种数据包的分流装置与上文描述的一种数据包的分流方法可相互对应参照。
如图4所示,该装置实施例包括:
数据包获取模块410:用于在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包。
数据包分配模块420:用于将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列。
数据包读取模块430:用于调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
在一些具体的实现方式中,所述装置还包括:
线程数量确定模块440:用于确定应用层中的接收线程的线程数量。
队列数量确定模块450:用于根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列。
本实施例的一种数据包的分流装置用于实现前述的一种数据包的分流方法,因此该装置中的具体实施方式可见前文中的一种数据包的分流方法的实施例部分,例如,数据包获取模块410、数据包分配模块420、数据包读取模块430,分别用于实现上述一种数据包的分流方法中步骤S101,S102,S103。所以,其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述,在此不再展开介绍。
另外,由于本实施例的一种数据包的分流装置用于实现前述的一种数据包的分流方法,因此其作用与上述方法的作用相对应,这里不再赘述。
此外,本发明还提供了一种数据包的分流设备,包括:
存储器:用于存储计算机程序;
处理器:用于执行所述计算机程序,以实现如上所述的一种数据包的分流方法的步骤。
最后,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种数据包的分流方法的步骤。
本实施例的一种数据包的分流设备、计算机可读存储介质用于实现前述的一种数据包的分流方法,因此该设备、计算机可读存储介质的具体实施方式可见前文中的一种数据包的分流方法的实施例部分,在此不再展开介绍。
另外,由于本实施例的一种数据包的分流设备、计算机可读存储介质用于实现前述的一种数据包的分流方法,因此其作用与上述方法相对应,这里也不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种数据包的分流方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种数据包的分流方法,其特征在于,包括:
在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包;
将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列;
调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包之前,还包括:
确定应用层中的接收线程的线程数量;
根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定应用层中的接收线程的线程数量,包括:
获取目标驱动的配置文件;
解析所述配置文件,判断所述配置文件是否设置有软件接收队列的创建命令;
若所述配置文件设置有软件接收队列的创建命令,则确定应用层中的接收线程的线程数量。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,包括:
确定每秒数据包的传输数量;
根据队列数量、所述传输数量、以及硬件接收队列的数量,计算得到应用层的软件接收队列的队列长度;
为各个所述硬件接收队列创建所述队列数量的、所述队列长度的软件接收队列。
5.如权利要求2-4任意一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,包括:
将所述线程数量作为驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列,其中,所述软件接收队列与所述接收线程一一对应。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述软件接收队列为环形队列。
7.一种数据包的分流装置,其特征在于,包括:
数据包获取模块:用于在数据包的传输过程中,获取硬件接收队列中的多个数据包;
数据包分配模块:用于将所述多个数据包分配到与所述硬件接收队列对应的多个驱动层的软件接收队列;
数据包读取模块:用于调用应用层的接收线程读取与所述接收线程对应的软件接收队列中的数据包。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
线程数量确定模块:用于确定应用层中的接收线程的线程数量;
队列数量确定模块:用于根据所述线程数量,确定驱动层的软件接收队列的队列数量,并为硬件接收队列创建所述队列数量的软件接收队列。
9.一种数据包的分流设备,其特征在于,包括:
存储器:用于存储计算机程序;
处理器:用于执行所述计算机程序,以实现如权利要求1-6任意一项所述的一种数据包的分流方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的一种数据包的分流方法的步骤。
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