CN111800344A - 数据转发方法、装置、路由器和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了数据转发方法、装置、路由器和可读存储介质，该方法包括：通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；从待转发数据提取接收设备的标识信息；在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找所述接收设备的标识信息对应的接收端口；若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。本技术方案，一方面实现数据的快速转发；另一方面，在路由器的吞吐量不达标时，可以通过启动利用软加速表进行数据转发，然后观察吞吐量是否达标，若达标，则可以确定影响路由器性能的原因是网桥模块的相关功能带来的影响，可以排除LAN驱动和WLAN驱动的影响。

Description

数据转发方法、装置、路由器和可读存储介质

技术领域

本发明涉及路由器领域，尤其涉及一种数据转发方法、装置、路由器和可读存储介质。

背景技术

在基于路由器构成的局域网络中二层数据(数据链路层)的转发一般是通过虚拟网桥bridge获取的发送设备的MAC地址和接收设备映射的关系进行转发数据，此方法在开发虚拟局域网VLAN、硬件NAT和以太网桥防火墙ebtables等模块时，经常会引入LAN和WLAN之前的性能下降的问题，并且，由于转发过程经过虚拟网桥，必须经过VLAN、HwNat、Ebtables等功能模块，导致在分析性能下降的问题时浪费较长时间。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种数据转发方法、装置、路由器和可读存储介质。

本发明的一个实施例提出一种数据转发方法，该方法包括：

通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；

从待转发数据提取接收设备的标识信息；

根据所述标识信息在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找与所述接收设备的标识信息对应的接收端口；

若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

本发明的另一个实施例提出的数据转发方法，还包括：

若未查找到对应的接收端口，则利用设置在网桥模块的数据接收路径上的钩子函数获取预设接收时间内的待转发数据；

将预设接收时间内的待转发数据通过所述网桥模块发送至接收端口；

利用网桥模块转发预设接收时间内的待转发数据更新所述网桥模块的转发表；

根据所述转发表中的标识信息和接收端口信息更新所述软加速表；

根据更新后的软加速表将后续的待转发数据转发至对应的接收端口。

上述实施例所述的数据转发方法，所述预设接收时间内的取值范围为600μs～800μs。

上述实施例所述的数据转发方法，根据网桥模块的转发表中的标识信息和接收端口信息创建所述软加速表以利用所述软加速表进行数据转发。

上述实施例所述的数据转发方法，根据预设的老化时间清空所述软加速表。

上述实施例所述的数据转发方法，当所述发送设备通过有线端口接入时，所述接收端口是无线端口；当所述发送设备通过无线端口接入时，所述接收端口是有线端口。

上述实施例所述的数据转发方法，通过配置带有特征标识的系统文件中的开关标识信息启动或关闭利用所述软加速表进行数据转发。

本发明的再一个实施例提出一种数据转发装置，该装置包括：

转发数据获取单元，用于通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；

标识信息提取单元，用于从待转发数据提取接收设备的标识信息；

接收端口定位单元，用于在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找所述接收设备的标识信息对应的接收端口；

转发数据转发单元，用于若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

上述实施例涉及一种路由器，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述路由器能执行上述实施例所述的数据转发方法。

上述实施例涉及一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述实施例所述的数据转发方法。

本发明所公开的数据转发方法，利用软加速表实现数据转发，在待转发数据进入Ether驱动或WLAN驱动时，通过查找软加速表即可获取到接收设备对应的接收端口，待转发数据无需经过网桥模块。本发明的技术方案，一方面实现数据的快速转发；另一方面，在路由器的吞吐量不达标时，可以通过启动利用软加速表进行数据转发，然后观察吞吐量是否达标，若达标，则可以确定影响路由器性能的原因是网桥模块的VLAN、HwNat、Ebtables等功能带来的影响，可以排除LAN驱动和WLAN驱动的影响，从而在排查性能问题时排查缩小了排查时间，提升了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本发明实施例提供的一种利用软加速表进行数据转发的方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的另一种利用软加速表进行数据转发的方法流程图；

图3示出了本发明实施例提供的原有路由器利用网桥模块进行二层数据转发过程示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种利用软加速表进行数据转发的过程示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种利用软加速表进行数据转发的装置结构示意图。

主要元件符号说明：

1-路由器；2-利用软加速表进行数据转发装置；100-转发数据获取单元；200-标识信息提取单元；300-接收端口定位单元；400-转发数据转发单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

路由器构成的局域网络中二层数据(数据链路层)的转发一般是通过虚拟网桥bridge获取的发送设备的MAC地址和接收设备映射的关系进行转发数据，利用虚拟网桥bridge转发数据过程可参见图3。

路由器包括多个有线接入端口，即LAN(Local Area Network)口。顾名思义，局域网LAN是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

路由器还包括无线接入端口，即WLAN(Wireless LAN)，无线局域网WLAN和局域网LAN不同，WLAN的数据通过电磁波传输，也就是常说的空气传输。WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。

参见图3和图4，路由器1的eth0、eth1和eth2是LAN口，电脑pc1、pc2、pc3、pc4和pc5可以通过线缆与LAN口连接以接入路由器，以实现共享局域网络，通过LAN<->LAN实现数据共享；路由器1的wlan0和wlan1是WLAN口，移动端iphone1、iphone2和iphone3可以通过WLAN口接入路由器，以实现共享局域网络，通过LAN<->WLAN实现数据共享。

首先，应当理解，在利用路由器进行二层(数据链路层)数据转发时，路由器的网桥模块提取带待发数据的源MAC地址，再查询转发表(也就是FDB表)，如果在转发表中找到源MAC地址对应的发送端口，就利用网桥模块的各个功能单元对带转发数据进行检查处理，然后发送到对应端口；如果在转发表中未找到源MAC地址，则通过广播发送，也就是发送到所有端口。使用地址自动学习(根据源MAC地址学习)和老化机制(定时机制)来维护转发表的信息。

实施例1

首先，根据网桥模块的转发表中的标识信息和接收端口信息创建软加速表以利用所述软加速表进行数据转发，即根据发送设备的MAC地址及对应的路由器接收卡网dev创建软加速表。

本实施例，参见图1，示出了一种利用软加速表进行数据转发的方法包括以下步骤：

步骤S100：通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据。

可以直接在路由器的配置文件(/proc/tw_fast/enable_fast)中配置钩子函数，也可以在params.vue模板里的配置钩子函数。在发送驱动模块的数据接收路径上利用钩子函数获取发送设备发送的待转发数据。

示范性的，参见图4，当pc作为发送设备时，对应的发送驱动模块为Ether驱动，在Ether驱动的数据接收路径上设置钩子函数，用于接收发送设备pc发送的待转发数据；当移动终端iphone作为发送设备时，对应的发送驱动模块为Wlan驱动，在Wlan驱动的数据接收路径上设置钩子函数，用于接收移动终端发送的待转发数据。

步骤S200：从待转发数据提取所述接收设备的标识信息。

待转发数据中包括待转发的数据信息和接收设备的标识信息，从待转发数据中可以提取出接收设备的标识信息，可将接收设备的标识信息用于后续步骤。

示范性的，参见图4，当pc作为发送设备时，发送设备的标识信息为Pc_mac，接收设备的标识信息为Iphone_mac；当移动终端作为发送设备时，发送设备的标识信息为Iphone_mac，接收设备的标识信息为Pc_mac。

步骤S300：根据标识信息在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找与所述接收设备的标识信息对应的接收端口。

可以根据网桥模块的转发表中的标识信息和接收端口信息创建的软加速表进行数据转发。

示范性的，软加速表如下表所示。

第一列记录接收设备的标识信息，第二列记录接收设备对应的接收端口信息。当从待转发数据中获取到接收设备的标识信息后，可以从软加速表中查找接收设备的标识信息对应的接收端口。

步骤S400：若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

当在软加速表中查找到发送设备的标识对应的接收端口后，无需经过路由器的网桥模块即可快速定位接收端口，实现数据的快速转发。

示范性的，参见图4，Pc1向Iphone2发送数据时，Pc1发送的待转发数据包括接收设备Iphone2的标识信息Iphone2_mac，根据Iphone2_mac查找软加速表可知对应的接收端口为Wlan0，Ether驱动获取的待转发数据可以直接发送至接收端口Wlan0。

示范性的，参见图4，Iphone1向Pc3发送数据时，Iphone1发送的待转发数据包括接收设备Pc3的标识信息Pc3_mac，根据Pc3_mac查找软加速表可知对应的接收端口为Eth0，Wlan驱动获取的待转发数据可以直接发送至接收端口Eth0。

本实施例所公开的数据转发方法，利用软加速表实现数据转发，在待转发数据进入Ether驱动或WLAN驱动时，通过查找软加速表即可获取到接收设备对应的接收端口，待转发数据无需经过网桥模块。本实施例的技术方案，一方面实现数据的快速转发；另一方面，在路由器的吞吐量不达标时，可以通过启动利用软加速表进行数据转发，然后观察吞吐量是否达标，若达标，则可以确定影响路由器性能的原因是网桥模块的VLAN、HwNat、Ebtables等功能带来的影响，可以排除LAN驱动和WLAN驱动的影响，从而在排查性能问题时排查缩小了排查时间，提升了工作效率。

实施例2

本实施例，参见图2，示出了利用软加速表进行数据转发的方法还包括以下步骤：

步骤S500：若未查找到对应的接收端口，则利用设置在网桥模块的数据接收路径上的钩子函数获取预设接收时间内的待转发数据。

若未在软加速表中查找到接收设备的标识信息或未查找到对应的接收端口，则利用设置在网桥模块的数据接收路径上的钩子函数获取预设接收时间内的待转发数据，以利用网桥模块对预设接收时间内的待转发数据进行转发。

应当理解，预设的接收时间应尽量短，一般预设接收时间内的取值范围为600μs～800μs。设置较短的接收时间，以便网桥模块可以通过转发预设接收时间内的待转发数据进行自学习以更新转发表，同时又会对吞吐量造成较大影响。

步骤S600：将预设接收时间内的待转发数据通过所述网桥模块发送至接收端口。

通过网桥模块转发预设接收时间内的待转发数据至接收端口。

步骤S700：利用网桥模块转发预设接收时间内的待转发数据更新所述网桥模块的转发表。

通过网桥模块转发少量的待转发数据可以以实现转发表的自学习和自更新，将新的标识信息和对应的接口信息添加至转发表中。

示范性的，若路由器需要转发40MB的待转发数据，需要花费1s可以转发完成，预设接收时间可设置为600μs，通过转发前600μs接收的待转发数据，更新转发表FDB。

步骤S800：根据所述转发表中的标识信息和接收端口信息更新所述软加速表。

进一步的，根据已经添加新的标识信息和对应的接口信息的转发表更新软加速表。

步骤S900：根据更新后的软加速表将后续的待转发数据转发至对应的接收端口。

更新后的软加速表中必然包含接收设备的标识信息和对应的接收端口信息，根据更新后的软加速表可以快速的将后续的待转发数据转发至对应的接收端口。

进一步的，可以根据预设的老化时间清空软加速表，即软加速表每隔一定时间就清空一次，一方面，可以防止软加速表过于庞大，占用较多的存储空间；另一方面，避免软加速表记录过多信息，影响查找速度。老化时间一般设置为10s～20s。

进一步的，应当理解，当所述发送设备通过有线端口LAN接入时，所述接收端口是无线端口WLAN；当所述发送设备通过无线端口接入WLAN时，所述接收端口是有线端口LAN。

进一步的，通过配置带有特征标识的系统文件中的开关标识信息启动或关闭利用所述软加速表进行数据转发。系统文件包括proc文件系统。软加速的相关信息保存在proc文件系统的子文件夹下。

示范性的，参见图4，若在软加速表未查找接收设备的标识信息或接收端口信息，则利用网桥模块转发前600μs接收的待转发数据，以更新网桥模块的转发表FDB，然后通过更新后的转发表FDB更新软加速表，利用软加速表转发600μs后接收的待转发数据。若路由器需要转发40MB的待转发数据，需要花费1s可以转发完成，预设接收时间可设置为600μs，通过转发前600μs接收的待转发数据，更新转发表FDB，然后通过更新后的转发表FDB更新软加速表，利用软加速表转发600μs后接收的待转发数据。

本发明实施例所公开的数据转发方法，若在软加速表未查找接收设备的标识信息或接收端口信息，则利用设置在网桥模块的数据接收路径上的钩子函数获取预设接收时间内的待转发数据，网桥模块在转发预设接收时间内的待转发数据的过程中将更新转发表，然后利用更新后的转发表更新然加速表，以更新后的软加速表将后续的待转发数据转发至对应的接收端口。本实施例的技术方案，一方面实现预设时间后续的数据的快速转发；另一方面，在路由器的吞吐量不达标时，可以通过更新的软加速表进行数据转发，然后观察吞吐量是否达标，若达标，则可以确定影响路由器性能的原因是网桥模块的VLAN、HwNat、Ebtables等功能带来的影响，可以排除LAN驱动和WLAN驱动的影响，从而在排查性能问题时排查缩小了排查时间，提升了工作效率。

实施例3

本实施例，参见图5，利用软加速表进行数据转发装置2包括转发数据获取单元100、标识信息提取单元200、接收端口定位单元300和转发数据转发单元400。

转发数据获取单元100，用于通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；标识信息提取单元200，用于从待转发数据提取所述发送设备的标识信息；接收端口定位单元300，用于在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找所述标识信息对应的接收端口；转发数据转发单元400，用于若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

本实施例利用软加速表进行数据转发装置2通过转发数据获取单元100、标识信息提取单元200、接收端口定位单元300和转发数据转发单元400的配合使用，用于执行上述实施例所述的利用软加速表进行数据转发的方法，上述实施例所涉及的实施方案以及有益效果在本实施例中同样适用，在此不再赘述。

应当理解，上述实施例涉及一种路由器，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述路由器能执行上述实施例所述的数据转发方法。

应当理解，上述实施例涉及一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述实施例所述的数据转发方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据转发方法，其特征在于，该方法包括：

通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；

从所述待转发数据提取接收设备的标识信息；

根据标识信息在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找与所述接收设备的标识信息对应的接收端口；

若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

2.根据权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，还包括：

若未查找到对应的接收端口，则利用设置在网桥模块的数据接收路径上的钩子函数获取预设接收时间内的待转发数据；

将预设接收时间内的待转发数据通过所述网桥模块发送至接收端口；

利用网桥模块转发预设接收时间内的待转发数据更新所述网桥模块的转发表；

根据所述转发表中的标识信息和接收端口信息更新所述软加速表；

根据更新后的软加速表将后续的待转发数据转发至对应的接收端口。

3.根据权利要求2所述的数据转发方法，其特征在于，所述预设接收时间内的取值范围为600μs～800μs。

4.根据权利要求1或2所述的数据转发方法，其特征在于，根据网桥模块的转发表中的标识信息和接收端口信息创建所述软加速表以利用所述软加速表进行数据转发。

5.根据权利要求2所述的数据转发方法，其特征在于，根据预设的老化时间清空所述软加速表。

6.根据权利要求1或2所述的数据转发方法，其特征在于：

当所述发送设备通过有线端口接入时，所述接收端口是无线端口；

当所述发送设备通过无线端口接入时，所述接收端口是有线端口。

7.根据权利要求1或2所述的数据转发方法，其特征在于，通过配置带有特征标识的系统文件中的开关标识信息启动或关闭利用所述软加速表进行数据转发。

8.一种数据转发装置，其特征在于，该装置包括：

转发数据获取单元，用于通过设置于发送驱动模块的数据接收路径上的钩子函数获取发送设备发送的待转发数据；

标识信息提取单元，用于从待转发数据提取接收设备的标识信息；

接收端口定位单元，用于在预设的包括标识信息和接收端口的软加速表中查找所述接收设备的标识信息对应的接收端口；

转发数据转发单元，用于若查找到对应的接收端口，则将待转发数据转发至所述接收端口。

9.一种路由器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述路由器能执行权利要求1至7任一项所述的数据转发方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至7任一项所述的数据转发方法。

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