CN110933135B - 在计算机设备中建立网络连接的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种在计算机设备中建立网络连接的方法和装置。所述方法包括：在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作。

Description

在计算机设备中建立网络连接的方法和装置

技术领域

本申请实施例涉及信息处理领域，尤指一种在计算机设备中建立网络连接的方法和装置。

背景技术

网络技术发展至今，已存在多种类型的网络，广域网(Wide Area Network，WAN)，又称外网、公网，是连接不同地区局域网或城域网的计算机通信的远程网。通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。广域网并不等同于互联网。

企业级用户的广域网传输问题主要来自两类，即链路与应用；其中，链路问题包括带宽受限、网络时延大、丢包率严重等；应用的问题则集中于大数据量的传输，以及应用自身在广域网环境下的低传输效率。为了解决上述问题，在相关技术中，利用广域网加速设备提供了对以上网络传输和应用交互问题的一整套优化技术。由于广域网加速设备的硬件成本高，如何有效降低广域网加速所需的成本是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种在计算机设备中建立网络连接的方法和装置。

为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种在计算机设备中建立网络连接的方法，包括：

在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；

利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作。

在一个示例性实施例中，所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接之后，所述方法还包括：

在收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值之前，重复执行获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接的操作。

在一个示例性实施例中，所述方法还包括：

为每个端口配置对应的资源池，其中每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

在一个示例性实施例中，所述为每个端口配置对应的资源池之后，还包括：

按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；

将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；

根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

在一个示例性实施例中，所述端口当前所需的资源信息是通过如下方式得到的，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

一种在计算机设备中建立网络连接的装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现如下操作，包括：

在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；

利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

在收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值之前，重复执行获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接的操作。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

为每个端口配置对应的资源池，其中每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述为每个端口配置对应的资源池的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；

将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；

根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现通过如下方式得到的所述端口当前所需的资源信息，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

本申请实施例提供的方案，在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的RPI，利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接，并在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作，在实现WAN加速的前提下，不借助实际设备完成连接的发起，降低了硬件设备的部署成本。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的在计算机设备中建立网络连接的方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的存储设备中WAN链路加速的方法的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本申请实施例提供的在计算机设备中建立网络连接的方法的流程图。图1所示方法，包括：

步骤101、在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识(Remote port Indicator，RPI)；

在一个示例性实施例中，对网络连接的处理是在得到端口识别结果后进行的，在确定该端口的信息后，获取该端口对应的目标资源池，从目标资源池中选择虚拟的RPI进行使用。

由于计算机设备的端口的功能各异，且传输的数据的特征也具有各自的特点，通过为各个端口设置对应的资源池，以实现每个资源池内的RPI的数量不同的需要，以满足不同端口的使用需求。

步骤102、利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在一个示例性实施例中，利用虚拟的RPI发起虚拟连接，而不是借助WAN加速设备发起网络连接，在实现WAN加速的前提下，不借助实际设备完成连接的发起，降低了硬件设备的部署成本，相比相关技术中提供的方案，减少用户额外购买WAN加速设备的投入。

步骤103、在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作。

本申请实施例提供的方法，在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的RPI，利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接，并在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作，在实现WAN加速的前提下，不借助实际设备完成连接的发起，降低了硬件设备的部署成本。

下面对本申请实施例提供的方法进行说明：

在一个示例性实施例中，所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接之后，所述方法还包括：

在收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值之前，重复执行获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接的操作。

在收到对所述建立请求的确认信息之前，表示该网络连接尚未完成建立；在未完成网络连接建立之前，在资源池有空闲未使用的RPI的前提下，利用所述空闲未使用的RPI为该建立请求发起新的虚拟连接，以增加网络连接的建立操作的尝试次数，增加建立成功的概率。

另外，还为每个网络连接每次尝试的次数设置对应的次数阈值，如果达到预设的次数阈值，则停止尝试操作，避免一个网络连接过度占用RPI的资源从而影响对其他网络连接的正常处理。其中，该次数阈值可以基于端口设置不同的数值。

在一个示例性实施例中，每个端口配置有对应的资源池，其中每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

在一个示例性实施例中，计算资源可以为内存资源或CPU资源等，网络资源为网络带宽、时延等信息来确定，用户数据资源信息可以根据所需数据的数据量和数据类型来确定。

以在Linux系统中应用为例进行说明，可以根据K因子(内核端口的数量，kernelport)、U因子(用户态端口的数量，user port)、I因子(软中断的数量，softirq),通过加权计算公式，得出空闲的计算资源信息；可以根据速率、队列个数、中断和流控网络信息，通过发送请求获取ACK response时间，多次触发加权平均获得接收窗口大小(Receive WindowSize,RWS)信息，确定网络资源信息；可以根据主机IQN(iSCSI Qualified Name,iSCSI合格的名字)个数、卷映射等来确定用户数据资源。

在一个示例性实施例中，根据用户实际建立的主机个数、存储系统资源使用情况、当前网络参数，可以对RPI资源值个数进行动态调整，并根据调整后的RPI的资源值的个数，对虚拟连接进行控制调整操作，包括建立、关闭虚拟连接等操作。

动态调整可以是依照端口当前所需的资源信息来确定，如果所需的资源信息增加，则增加该端口的资源池中的RPI的数量，否则，减少该端口的资源池中的RPI的数量。具体实现方式如下：

在为每个端口配置对应的资源池后，按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

在一个示例性实施例中，所述端口当前所需的资源信息是通过如下方式得到的，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

在一个示例性实施例中，加权策略可以设置不同参数对应的权重值，或者，设置权重值的确定方式，该权重值可以根据该端口对不同的资源进行权重值进行调整，实现更加精确地确定端口所需的资源信息。

在不依赖于外部WAN加速技术设备，借助计算机设备内部实现WAN加速达到省去了网络加速设备投入的同时，可以最大化优化数据存储、数据传输两大领域相关技术，整合相关计算、存储、传输的硬件资源，实现广域网中的数据加速，有利于提高两地三中心方案的远程复制处理效率。

下面对本申请实施例提供的方法进行说明：

下面以存储设备中的应用为例进行说明，提出一种基于WAN加速技术的存储设备虚拟连接管理方案，相比已有方案，该方案减少用户额外购买WAN加速设备的投入，并采用具有自主学习引擎减少用户对网络的配置，实现资源最大化使用的目的。

本申请实施例采用C语言描述，使用通用处理器CPU作为主机端的主处理器，其上运行标准Linux操作系统，通过设计了一个新的用户态驱动程序，为网络传输设备以端口为单位向存储服务程序进行注册，为每个注册端口生成一个AI引擎模块，该AI引擎具有自我学习能力、监控网络能力、自我管理能力，可以在驱动建立与远端端口连接阶段完成后，根据存储设备内部资源情况，I/O模式等因素，实时调整虚拟RPI资源池，后面会根据实际网络带宽、时延、拥塞等因子计算出可以使用的RPI，并用此来标记虚拟连接，增加或关闭虚拟连接，达到系统性能的优化。

图2为本申请实施例提供的存储设备中WAN链路加速的方法的示意图。如图2所示，该方案包括虚拟建立和管理连接两部分，具体包括：

步骤1、驱动程序初始化操作，接收网卡对网络上部署的物理端口向平台层注册平台端口；驱动程序为每个平台端口注册生成一个AI引擎模块，并为该端口分配对应的RPI；

步骤2、当用户通过操作界面建立连接时，驱动程序通过端口指定对应的AI引擎模块启动，该AI引擎模块会根据存储系统已有的内存资源、CPU资源、IO模式来为此连接分配一个虚拟远端端口标识资源池；

步骤3、驱动程序调用当前网卡驱动，使用TCP/IP协议栈内核程序建立一个TCP虚拟连接，发送握手数据；直到接收到远端发来的ACK后，此连接建立完成。

驱动程序对虚拟连接操作进行特殊处理，驱动端内部能够为其分配足够的资源信息，能够支持并行方式处理提高IO操作的并行度，从而改善性能。

其中，在发送握手数据但还没用收到ACK阶段，驱动程序会从资源池中再申请一个远端端口标识，再一次建立一个TCP虚拟连接。直到接收到远端发来的ACK后，此连接建立完成。重复建立TCP虚拟连接的步骤，直到先后建立用户配置个数的虚拟连接达到预设的阈值。

通过使用计算引擎能够根据用户实际建立的主机个数、存储系统资源使用情况、当前网络参数(带宽、时延、ACK返回时间、RWS等)，对RPI资源值个数进行动态调整；驱动程序根据此修改，对虚拟连接进行控制调整操作，包括建立、关闭虚拟连接等操作。

本申请实施例提供的方案新增CPU计算模型、用户数据IO模型、网络信息计算模型、资源计算引擎模块，能够实现监控存储系统资源信息编号、IO模式变化，网络稳定性等因素为因子，建立当前机器WAN使用模型，依此计算出可供用户最适合的WAN加速一系列参数，达到优化网络的目的。

CPU计算模型依赖K因子(内核端口的数量，kernel port)、U因子(用户态端口的数量，user port)、I因子(软中断的数量，softirq)，通过加权计算公式，得出当前该驱动可以使用的CPU Core个数；

用户数据I/O模型依赖于主机IQN个数、卷映射等来生成信息传递给资源计算模型；

网络信息模型依赖于K因子来获取网卡信息(速率、队列个数、中断、流控)，通过发送请求获取ACK response时间，多次触发加权平均获得接收窗口大小RWS信息；

资源计算模型根据上述三个模块反馈的信息定期计算出RPI资源池允许建立连接的最大数，来指导虚拟连接的建立和关闭。

通过对驱动程序进行设计，新增了AI引擎模块基于远端端口资源标识的资源处理特性，主要在存储领域大量IO处理模型的条件下，驱动程序能够在短时间内完成资源审查，在建立连接后，根据网络状态、存储设备资源信息进行优化，达到对于存储设备里数据在WAN传输场景的加速功能。能够为基于已分配的资源信息，尽可能使用物理链路资源，支持并行方式处理多个虚拟连接，提高IO操作的并行度，从而改善性能。与传统的实现方式相比，本发明能够有效提高IO处理实现效率，节省设备成本。

一种在计算机设备中建立网络连接的装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现如下操作，包括：

在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；

利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

重复执行如下操作，直到收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值；

其中，所重复执行的操作包括：获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

为每个端口配置对应的资源池，其中每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述为每个端口配置对应的资源池的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；

将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；

根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

在一个示例性实施例中，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现通过如下方式得到的所述端口当前所需的资源信息，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

本申请实施例提供的装置，在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的RPI，利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接，并在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作，在实现WAN加速的前提下，不借助实际设备完成连接的发起，降低了硬件设备的部署成本。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种在计算机设备中建立网络连接的方法，其特征在于，包括：

在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；

利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作；

所述为所述网络连接分配对应的虚拟的RPI，包括：

为每个端口配置对应的资源池，在确定该端口的信息后，获取该端口对应的目标资源池，从目标资源池中选择虚拟的RPI进行使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接之后，所述方法还包括：

在收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值之前，重复执行获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接的操作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为每个端口配置对应的资源池之后，所述方法还包括：

按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；

将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；

根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述端口当前所需的资源信息是通过如下方式得到的，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

6.一种在计算机设备中建立网络连接的装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现如下操作，包括：

在检测到网卡的端口发起网络连接的建立请求后，从预先设置的资源池中，为所述网络连接分配对应的虚拟的远端端口标识RPI；

利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接；

在检测到对所述建立请求的确认信息后，完成所述网络连接的建立操作；

所述为所述网络连接分配对应的虚拟的RPI，包括：

为每个端口配置对应的资源池，在确定该端口的信息后，获取该端口对应的目标资源池，从目标资源池中选择虚拟的RPI进行使用。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述利用所述虚拟的RPI，为所述网络连接发起建立请求的虚拟连接的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

在收到对所述建立请求的确认信息或为所述网络连接所发起的建立请求的次数达到预设的次数阈值之前，重复执行获取新的虚拟的RPI，并利用所述新的RPI发起建立请求的新的虚拟连接的操作。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

每个资源池中RPI的资源值的个数是根据计算机设备中空闲的至少一种的资源类型确定的，其中所述资源类型包括计算资源、网络资源和用户数据资源中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现所述为每个端口配置对应的资源池的操作之后，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序还实现如下操作，包括：

按照预先设置的时间策略，确定端口当前所需的资源信息；

将当前所需的资源信息与上一次确定的所需的资源信息进行比较，得到需求变化信息；

根据所述需求变化信息，调整所述端口对应的资源池中RPI的总数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以实现通过如下方式得到的所述端口当前所需的资源信息，包括：

获取所述端口当前所需的计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个；

利用预先设置的加权策略，对计算资源信息、网络资源信息和用户数据资源中至少两个进行计算，得到所述端口当前所需的资源信息。

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