CN110677358A - 一种报文处理方法及一种网络设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种报文处理方法及一种网络设备。所述方法应用于网络设备，所述网络设备包括网络控制器、CPU和至少两个通信接口，每个通信接口均配置有独立的发包队列，所述方法包括：CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中；网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文；当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送。通过使每个通信接口和CPU之间都使用单独的一发包队列进行报文传输，以解决当一个通信接口出现堵塞时，影响所有通信接口和CPU的报文传输，提高了网络的稳定性。

Description

一种报文处理方法及一种网络设备

技术领域

本申请涉及网络通信领域，具体涉及一种报文处理方法及一种网络设备。

背景技术

现有的网络设备如交换机、路由器等，通常设置有多个通信接口用于接收和发送报文。网络设备中的网络控制器可以将从通信接口接收到的报文通过队列的形式缓存并上传到CPU进行处理，CPU处理完成后再将处理后的报文以队列的形式缓存并通过通信接口发送出去。

如图1所示，现有技术中，所有通信接口均对应于一条发包队列(图中TX队列)，CPU处理完报文后，将处理后的报文通过该发包队列发送到各个通信接口。

可见，由于所有通信接口均对应于共同的一条发包队列，那么当其中一个通信接口出现堵塞时，该发包队列则会堵塞，将会影响所有的通信接口收到CPU发送的报文，会对网络造成严重的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种报文处理方法及一种网路设备，以解决当网络设备中一个通信接口出现堵塞时，影响所有通信接口的问题。

为实现上述目的，本申请提供技术方案如下：

本申请提出了一种报文处理的方法，该方法应用于网络设备，网络设备包括网络控制器、CPU和至少两个通信接口，每个通信接口均配置有独立的发包队列，该方法包括：

CPU根据已处理报文的信息，将该已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文；

当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过发包队列对应的通信接口将该已处理报文发送。

本申请提出了一种网络设备，网络设备包括：

至少两个通信接口，每个通信接口均配置有独立的发包队列；

CPU，用于根据已处理报文的信息，将该已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

网络控制器，用于监控各发包队列中是否存在已处理报文；当存在已处理报文时，提取发包队列中的已处理报文，并通过该发包队列对应的通信接口将已处理报文发送。

本申请通过将原有的多个通信接口均对应共同的一条发包队列，拓展为每个通信接口对应独立的发包队列，并通过该单独的发包队列进行报文传输，即每个通信接口和CPU之间都使用独立的发包队列进行报文传输，以解决当一个通信接口出现堵塞时，影响所有通信接口和CPU的报文传输，提高了网络的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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是本申请示出的现有技术中的发包队列与以太网口的对应关系；

图2是本申请示出的一种发包队列与以太网口的对应关系；

图3是本申请示出的一种报文处理方法的一种流程示意图；

图4是本申请示出的现有技术中具有多核CPU的网络设备中发包队列与以太网口的对应关系；

图5是本申请示出的一种具有多核CPU的网络设备中发包队列与以太网口的对应关系；

图6是本申请示出的一种报文处理方法的另一种流程示意图；

图7是本申请示出的一种网络设备的结构示意图；

图8是本申请示出的另一种网络设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，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”。

现有技术中网络设备如交换机、路由器等，通常设置有多个通信接口用于接收和发送报文。网络设备中的网络控制器可以将从通信接口接收到的报文通过队列的形式缓存并上传到CPU进行处理，CPU处理完成后再将处理后的报文以队列的形式缓存并通过通信接口发送出去。

如图1所示，现有技术中，CPU从收包队列接收到待处理报文，并对待处理报文进行处理，然后将处理后的报文通过一条发包队列发送到各个通信接口，如图中CPU将处理后的报文通过一条TX队列，发送至所有的通信接口，以使处理后的报文从各个通信接口发出。

可见，由于所有通信接口均对应于共同的一条发包队列，那么当其中一个通信接口出现堵塞时或故障时，例如其中一个通信接口在单位时间内传输的数据量大于该通信接口的带宽时，该通信接口则会发生堵塞，那么该通信接口对应的发包队列也会堵塞，将会影响其他正常的通信接口收到CPU处理后的报文。例如，在图1中，当以太网口1出现堵塞或故障时，TX队列(发包队列)则会发生堵塞，那么以太网口1到以太网口n都会受到影响。如此，当一个以太网口出现堵塞或故障时，将影响所有以太网口报文的传输，会对网络造成严重的影响

本申请中的通信接口包括以太网口或其他用于通信的接口，这里不做限定，以下以以太网口为示例，详述本申请的技术方案。

图2是本申请示出的一种发包队列与以太网口的对应关系，从图中可以看出与现有技术相比，本申请中为每个以太网口均配置单独的发包队列，例如以太网口1配置有TX1队列，以太网口2配置有TX2队列……以此类推，即将原有的所有以太网口仅对应于一条发包队列，拓展为每个以太网口均对应于一条单独的发包队列。队列拓展的技术可参照现有的技术，本申请并不在此详述。

图3是本申请示出的一种报文处理方法的一种流程示意图，该报文处理方法可以应用在网络设备上，所述网络设备包括至少两个以太网口，所述网络设备中包括上述图2示出的以太网口和发包队列的对应关系，即为每个以太网口均配置独立的发包队列，该方法可以包括以下步骤：

S101：CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

网络设备在接收到待处理报文后，会将待处理报文存放在收包队列中，当CPU判断收包队列中存在待处理报文时，会提取和处理所述待处理报文，或利用DMA技术，将待处理报文DMA到CPU中的相关位置以使CPU处理。

CPU对所述报文进行处理后，需要将已处理报文添加到发包队列中，根据本申请方案，可以将报文添加到一条队列中也可以添加到多条队列中。

在本申请的一种具体实施方式中，CPU可以根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的以太网口，将所述已处理报文添加到与所确定的以太网口对应的发包队列中。结合图2，例如当CPU根据已处理报文的报文信息例如五元组信息和网络设备在网络架构中的位置信息，确定已处理报文的出口为以太网口1，CPU会将所述已处理报文添加到以太网口1对应的发包队列中，即TX1队列中；或当CPU确定已处理报文的出口为以太网口1和以太网口2时，CPU会将所述已处理报文添加到以太网口1对应的TX1队列中和以太网口2对应的TX2队列中。

在本申请的一种具体实施方式中，CPU可以根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条队列中，所述预设规则包括随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则等等，本申请并不对此进行限定。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为随机选择规则，即CPU会将已处理报文添加到任意发包队列中，以使所述已处理报文从所述发包队列对应的以太网口发出。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为轮询规则，即网络设备中的CPU会定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有即给予服务。当有需要服务的设备时，网络设备中的CPU查找对应于该需要服务设备的以太网口，并将报文添加到该查找到的以太网口对应的发包队列中。服务结束后再询问下一个周边设备。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为根据接口负载情况选择的规则。CPU可以监控各以太网口的负载情况，对比各以太网口的负载大小，选择负载较小的以太网口作为发送已处理报文的出口，并将已处理报文添加到该负载较小的以太网口对应的发包队列中。例如，当CPU通过监控和对比各以太网口的负载情况，判断得到以太网口1的负载较其他以太网口最小，则将已处理报文添加到以太网口1对应的TX1队列中。

S102：网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文；

网络控制器可以包括FPGA或其他可逻辑编辑器件。可以通过预设的逻辑判断队列中是否存在已处理报文。网络控制器判断队列中是否存在报文的实现方法，可参照现有技术，这里并不做限定。

S103：当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的以太网口将所述已处理报文发送。

当网络控制器判断有发包队列中存在已处理报文时，网络控制器提取该发包队列中的已处理报文，并通过该发包队列对应的以太网口将已处理报文发送出网络设备。结合图2，例如当网络控制器判断TX1队列中存在已处理报文时，则将TX1队列中的报文提取并通过TX1队列对应的以太网口1发送。

当然在CPU处理报文前，还包括CPU接收报文的过程，此过程可参照现有技术，本申请并不对此做限定。

本申请提出一种报文处理的方法，应用于网络设备，所述网络设备中各以太网口均配置有独立的发包队列，CPU根据待处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中，网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文，当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送。可见，各以太网口之间并不会互相影响，解决了现有技术中，当一个以太网口堵塞时，所有以太网口均受影响的问题，增加了网络的稳定性。

图4是本申请示出的现有技术中具有多核CPU的网络设备中队列与以太网口的对应关系，当网络设备中的CPU为多核CPU时，即CPU包括多个虚拟处理器VCPU，多核CPU中每个虚拟处理器VCPU都是独立工作的，互相并不影响，具有独立处理报文的功能。当有M个VCPU和N个以太网口时，现有技术中会对应于VCPU建立M条发包队列。

现有技术中具有多核CPU的网络设备中，一个虚拟处理器VCPU对应一条发包队列，所有以太网口均通过该共同的一条发包队列接收一个VCPU处理后的报文。结合图4，VCPU的数量M为2，以太网口的数量N为3，现有技术中会对应于VCPU建立2条发包队列。例如，VCPU1处理的报文且要从以太网口1发送的报文会缓存在TX1队列(发包队列1)中；VCPU1处理的报文且从以太网口2发送的报文也会缓存在TX1队列中；VCPU1处理的报文且从以太网口3发送的报文也会缓存在TX1队列中，以此类推。可见当一个以太网口出现堵塞或故障时，发包队列会则会出现堵塞的情况，所有的以太网口均会受到影响，例如当以太网口1在单位时间内传输的数据量大于其带宽时，以太网口1则会出现堵塞的情况，那么TX1队列也会出现堵塞的情况，此时所有的以太网口都会受到影响；或当以太网口1出现故障时，TX1队列则会出现堵塞，那么将会影响所有以太网口的报文传输。同时，VCPU1处理后的报文均缓存在TX1队列中，会使TX1队列的负载过大。

图5是本申请示出的一种具有多核CPU的网络设备中发包队列与以太网口的对应关系，本申请将现有技术中的对应于VCPU建立的发包队列，拓展为对应于以太网口建立，即每个以太网口均配置有对应于VCPU数量的发包队列。例如，当有M个VCPU和N个以太网口时，现有技术中会对应于VCPU建立M条发包队列，而本申请示出的多核CPU的网络设备中发包队列与以太网口的对应关系为对应于N个以太网口建立N组发包队列，其中每组包括M条发包队列。

结合图5，例如，VCPU的数量M为2，以太网口的数量N为3，则对应于以太网口建立了3组，每组2条的发包队列。那么由VCPU1处理从以太网口1发送的报文，会缓存在TX1中的1队列；由VCPU1处理从以太网口2发送的报文，会缓存在TX2中的1队列；由VCPU2处理从以太网口1发送的报文，会缓存在TX1中的2队列，以此类推。可见，各以太网口均对应独立的发包队列，且不互相影响。当其中一个以太网口队列出现堵塞时，其他的以太网口并不会受到影响。另外，VCPU处理后的报文由原本的均缓存在一个队列中改为缓存在对应于以太网口的队列中，从而减轻了每条发包队列的负载。

图6是本申请示出的一种报文处理方法的另一种流程示意图，该报文处理方法可以应用在网络设备上，所述网络设备包括CPU和至少两个以太网口，所述CPU为包括至少两个虚拟处理器VCPU的多核CPU，所述网络设备中包括上述图5示出的以太网口和发包队列的对应关系，即每个以太网口均配置有对应VCPU数量的发包队列，该方法可以包括以下步骤：

S201：CPU中的任一VCPU，根据该VCPU已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到所述VCPU对应的一条或多条发包队列中。

多核CPU中，每个虚拟处理器VCPU都是独立工作的，互相并不影响，具有独立处理报文的功能。VCPU对接收到的报文进行处理后，将所述已处理报文添加到发包队列中，可以将报文添加到一条队列中也可以添加到多条队列中。

在本申请的一种具体实施方式中，VCPU可以根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的以太网口，将所述已处理报文添加到与所确定的以太网口对应的发包队列中。结合图5，例如当VCPU1根据已处理报文的报文信息例如五元组信息和网络设备在网络架构中的位置，确定已处理报文的出口为以太网口1，VCPU1会将所述已处理报文添加到以太网口1对应的发包队列中，即TX1中的1队列；当VCPU1确定已处理报文的出口为以太网口1和以太网口2时，VCPU1会将所述已处理报文添加到以太网口1对应的TX1中的1队列和以太网口2对应的TX2中的1队列。

在本申请的一种具体实施方式中，VCPU可以根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条队列中，所述预设规则包括随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则等等。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为随机选择规则，即VCPU会将已处理报文添加到任意发包队列中，以使所述已处理报文从所述发包队列对应的以太网口发出。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为轮询规则，即网络设备中的VCPU会定时发出询问，依序询问每一个周边设备是否需要其服务，有即给予服务。当有需要服务的设备时，网络设备中的VCPU查找对应于该需要服务设备的以太网口，并将报文添加到该查找到的以太网口对应的发包队列中。服务结束后再询问下一个周边设备。

在本申请的一种具体实施方式中，所述预设规则可以为根据接口负载情况选择的规则。VCPU可以监控各以太网口的负载情况，对比各以太网口的负载大小，选择负载较小的以太网口作为发送已处理报文的出口，并将已处理报文添加到该负载较小的以太网口对应的发包队列中。例如，当VCPU1通过监控和对比各以太网口的负载情况，判断得到以太网口1的负载较其他以太网口最小，则将已处理报文添加到以太网口1对应的TX1中的1队列。

S202：网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文；

网络控制器可以包括FPGA或其他可逻辑编辑器件。可以通过预设的逻辑判断队列中是否存在已处理报文。网络控制器判断队列中是否存在报文的实现方法，可参照现有技术，这里并不做限定。

S203：当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的以太网口将所述已处理报文发送。

结合图5，网络控制器监控所有发包队列，如果监控到TX1中的1队列存在已处理报文时，则提取TX1中的1队列中的已处理报文，并将所述已处理报文从以太网口1发出；如果发现TX2中的1队列存在已处理报文时，则提取TX2中的1队列中的已处理报文，并将报文从以太网口2发出，以此类推。

本申请提出的一种报文处理方法，应用于网络设备，所述网络设备包括多核CPU，所述网络设备中每个通信接口均配置有对应于VCPU数量的独立的发包队列。CPU中的任一VCPU，根据该VCPU已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到所述VCPU对应的一条或多条发包队列中，当网络设备监控到发包队列中存在已处理报文时，直接通过该发包队列对应的以太网口将所述已处理报文发送。可见，各以太网口之间并不会互相影响，解决了现有技术中，当一个以太网口堵塞时，所有以太网口均受影响的问题，增加了网络的稳定性。

与前述一种报文处理方法的实施例相对应，本申请还提供了一种网络设备的实施例。

图7是本申请示出的一种网络设备的结构示意图，所述网络设备包括：

至少两个通信接口，每个通信接口均配置有独立的发包队列。

网络控制器，用于监控各发包队列中是否存在已处理报文；当存在已处理报文时，提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送；

CPU，用于根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

其中，所述CPU具体用于：

根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的通信接口，将所述已处理报文添加到与所确定的通信接口对应的发包队列中；

或根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条队列中。

所述预设规则包括：随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则。

图8是本申请示出的另一种网络设备的结构示意图，所述网络设备包括：

至少两个以太网口，每个通信接口均配置有对应于VCPU数量的独立的发包队列。

网络控制器，用于监控各发包队列中是否存在已处理报文；当存在已处理报文时，提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送；

CPU中的任一VCPU，用于根据该VCPU已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到所述VCPU对应的一条或多条发包队列中；

其中，所述CPU中的VCPU具体用于：

根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的通信接口，将所述已处理报文添加到与所确定的通信接口对应的发包队列中；

或根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条队列中。

所述预设规则包括：随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则。

上述设备中各个部件的功能和作用的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。

对于设备实施例而言，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。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的。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。

由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。

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 (10)

1.一种报文处理的方法，所述方法应用于网络设备，所述网络设备包括网络控制器、CPU和至少两个通信接口，其特征在于，每个通信接口均配置有独立的发包队列，所述方法包括：

CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

网络控制器监控各发包队列中是否存在已处理报文；

当存在已处理报文时，网络控制器提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述CPU包括至少两个虚拟处理器VCPU；

所述每个通信接口均配置有独立的发包队列，包括：每个通信接口均配置有对应于VCPU数量的独立的发包队列；

所述CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中，包括：CPU中的任一VCPU，根据该VCPU已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到所述VCPU对应的一条或多条发包队列中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中，包括：

CPU根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的通信接口，将所述已处理报文添加到与所确定的通信接口对应的发包队列中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CPU根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中，包括：

CPU根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条发包队列中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述预设规则包括：随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则。

6.一种网络设备，其特征在于，所述网络设备包括：

至少两个通信接口，每个通信接口均配置有独立的发包队列；

CPU，用于根据已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到一条或多条发包队列中；

网络控制器，用于监控各发包队列中是否存在已处理报文；当存在已处理报文时，提取发包队列中的已处理报文，并通过所述发包队列对应的通信接口将所述已处理报文发送。

7.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，

所述CPU包括至少两个虚拟处理器VCPU；

所述每个通信接口均配置有独立的发包队列，具体实现为：每个通信接口均配置有对应于VCPU数量的独立的发包队列；

所述CPU中的任一VCPU，根据该VCPU已处理报文的信息，将所述已处理报文添加到所述VCPU对应的一条或多条发包队列中。

8.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，

所述CPU具体用于：根据已处理报文的信息，确定用于发送该已处理报文的通信接口，将所述已处理报文添加到与所确定的通信接口对应的发包队列中。

9.根据权利要求6所述的网络设备，其特征在于，

所述CPU具体用于：根据预设规则将已处理报文添加到一条或多条队列中。

10.根据权利要求9所述的网络设备，其特征在于，

所述预设规则包括：随机选择规则、轮询选择规则或根据接口负载情况选择的规则。

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