CN111988238B - 一种报文转发方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供一种报文转发方法及装置,所述方法包括:网卡接收报文;在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,当网卡接收到的报文是低优先级报文时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。本公开提供的方法和装置,在网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时有针对性的针对高优先级的流量进行硬件转发,对低优先级的流量软件转发。这样可以保证低优先级的流量的性能略有下降,但不会导致转发不通。
Description
技术领域
本说明书涉及通信技术领域,尤其涉及一种报文转发方法及装置。
背景技术
Smart NIC即智能网卡,智能网卡能够提升应用程序和虚拟化性能,即将虚拟交换机功能完全从服务器CPU(central processing unit,中央处理器)转移到网卡,释放昂贵的服务器CPU的计算能力以返回给应用程序,从而更好地扩展网卡功能并提供更高的性能。
智能网卡中的转发流表没有区分不同级别的用户,而在运营商场景,会有不同级别的用户,比如金牌用户、银牌用户、铜牌用户等,金牌用户的报文转发时的优先级最高,铜牌用户的优先级最低,目前的智能网卡无法满足为不同级别用户提供不同级别网络服务的需求。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本说明书提供了一种报文转发方法及装置。
根据本说明书实施例的第一方面,提供一种报文转发方法,所述报文转发方法包括:
网卡接收报文;
在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,
当网卡接收到的报文是低优先级报文时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。
根据本说明书实施例的第二方面,提供一种报文转发装置,所述报文转发装置包括:
所述装置包括:网卡、CPU、内存;
网卡接收报文;
在在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,当网卡接收到的报文是低优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。
本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本公开中的方法和装置,当硬件流表的数量达到网卡的存储上限时有针对性的针对高优先级的流量进行硬件转发,对低优先级的流量软件转发。这样可以保证低优先级的流量的性能略有下降,但不会导致转发不通,而高优先级的流量的性能可以得到完全的保障,针对不同级别的报文提供不同级别的网络服务,高优先级的报文可以优先得到质量保障,同时低优先级的报文又不至于断流。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本说明书的实施例,并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本公开提供的流量转发方法的流程示意图;
图2是本公开又一实施例中提供的流量转发方法的流程示意图;
图3是本公开提供的流量转发装置的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,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说明书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、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本公开提供一种报文转发方法,应用于网络设备,该网络设备包括网卡,该网卡可以为智能网卡,该网卡当硬件流表的数量达到网卡的存储上限时有针对性的针对高优先级的流量进行硬件转发,对低优先级的流量软件转发。这样可以保证低优先级的流量的性能略有下降,但不会导致转发不通,而高优先级的流量的性能可以得到完全的保障,从而实现了差异化的服务。
为了配合上述方法的实现,在硬件上,智能网卡可以通过FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编程门阵列)本地化编程支持实现本公开所提供的方法,例如可以增加寄存器,寄存器为0表示传统限速,1表示智能限速。
智能限速即可以通过本公开的方法实现流量的限速。图1为本公开提供的流量转发方法的流程示意图,如图1所示,该方法包括:
步骤201,网卡接收报文;
步骤202,在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,当网卡接收到的报文是低优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。
网卡中的硬件流表的数量有限,一旦硬件中存储的流表已经达到硬件存储的上限,则需要到中央处理器(Central processing unit,缩写为CPU)去查找流表,做软件转发,做软件转发的性能会比硬件转发要低,如果高优先级的流量一直做软件转发,则无法保证高优先级流量的实时性。
此外,本公开中对于高优先级、低优先级的报文的确定可以采用多种方式。例如,MAC、IP地址等,对于哪些报文是高优先级哪些报文是低优先级本公开中并不加以限定。
因此本公开中的智能网卡,当硬件流表的数量未达到网卡的存储上限时,无论高优先级还是低优先级的报文均通过硬件转发,当硬件流表的数量达到网卡的存储上限时,有针对性的针对高优先级的流量进行硬件转发,对低优先级的流量软件转发。这样可以保证低优先级的流量的性能略有下降,但不会导致转发不通,而高优先级的流量的性能可以得到完全的保障,不会像传统的网卡一样对所有报文都进行限速使得高优先的流量在性能上无法达到最优。
针对上述步骤202中对于高优先级的报文转发,一种实现方式可以通过步骤2021-步骤2023实现。图2为本公开提供的又一实施例提供的方法的流程示意图,如图2所示:
步骤2021,当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
网卡收到报文时,是这么处理数据报文的:
网卡通过key查找网卡中的流表,得到命中的流表的动作action,然后执行action之后,直接转发这个报文。Key可以为MAC和/或IP地址等。
如果网卡无法查找到命中的流表的时候,通过netlink的方式发送到CPU,接着会去查找用户态的流表,用户态的流表又称为slow path。
步骤2022,CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为高优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若是,则CPU通知网卡删除一条流表,并将请求下发的流表下发至网卡中。
CPU会判断请求的流表所对应的报文是否是高优先级的报文。请求的流表所对应的报文指的是能够满足流表匹配项的报文。如果CPU判断请求的流表所对应的报文是否是高优先级的报文并且网卡中存储的硬件流表已经达到网卡存储流表的上限,为了保证高优先级报文的转发,则CPU会通知网卡删除一条流表,然后将请求的流表下发到网卡。
对于CPU通知网卡删除的流表可以满足以下条件中的任意一个或多个:
(1)优先级最低的报文对应的流表;
(2)流表对报文的限速超过预设阈值;
(3)流表未被任何报文命中的时长超过预设阈值。
对于如何确定流表未被任何报文命中的时长,本公开中提供一种实施方式:流表包括计数器,计数器用于记录流表距离上一次被匹配所经历的时长;若存在报文匹配该流表,则计数器重新开始计时。
具体的,在openflow协议里,规定了每条流表都要有计数器counter,其中包括Duration(seconds)持续时间秒和Duration(nanoseconds)纳秒,由于纳秒是可选字段,因此本公开中对于纳秒字段赋予新的含义,即距离流表最近一次被报文命中的时间。比如老化时间是3秒,如果流量停止了1秒,则纳秒字段记录1秒,表示该流表距离最近一次被报文命中经过1秒的时间,由于还未到3秒,所以该条流表并不会被老化。一旦又有报文命中该流表,纳秒字段会被重新设置为0,表示目前有报文在命中该流表。
CPU通知网卡删除的流表一种较优的实现方式为:CPU可以先判断是否存优先级最低的报文所对应的流表,如果优先级最低的报文对应多个流表,则确定多个流表中是否存在限速超过预设阈值的流表,如果此时确定出的流表依然为多个,则进一步确定优先级最低且限速超过预设阈值的流表中未被命中时长最长的流表。
例如,CPU首先判断铜牌用户流表有没有可以删除的,假如铜牌客户设置限速为50%,则限速为50%的流表就是铜牌用户的流表。找到一条纳秒字段数值最大的流表。纳秒字段数值最大表示该流表未命中的时间最久,最有可能是不再使用的流表。
步骤2023,网卡根据下发的流表对接收到的报文进行转发。
删除该流表后,硬件流表就空闲了一条流表的位置,CPU将步骤2021请求的流表下发至网卡,从而网卡根据该流表进行报文的硬件转发。
针对上述步骤202中当网卡接收到的报文是低优先级报文时,则将低优先级的报文发送至内存,此时对于低优先级的报文转发,一种实现方式为:
当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为优先级最低的报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若结果为是,则CPU通过内存中存储的路由表转发该报文。
例如,CPU若判断请求下发的流表对应的报文是铜牌用户,那么如果此时网卡存储的硬件流表一直是满的状态,则此时可以通过软件转发该报文。虽然性能略有下降,但不会导致转发不通。
由此可见,本公开所提供的流量转发方法中,在硬件流表达到网卡的存储上限时有针对性的针对高优先级的流量进行硬件转发,对低优先级的流量软件转发。
在上述实施例的基础上,本公开的网卡还可以判断是否存在流量拥塞,具体的,可以使用基于优先级的流量控制PFC(Priority-based Flow Control,缩写为PFC)功能,智能网卡的硬件芯片应支持PFC功能。
在判断结果为确定存在拥塞的情况下,则针对网卡的所有端口进行限速处理。则对应存在拥塞端口的所有流表都生效限速,这样便可以保障金牌用户的带宽。
在判断结果不拥塞时,则不限速。
本公开中,对于流表的meter字段和传统限速的设置方法相同,唯一的区别在于,流量不拥塞的时候不限速,流量拥塞的时候才限速,这样使得低优先级的报文的带宽也可以得到保证。
具体的,针对高优先级和低优先级的报文分别限速。
其中,高优先级和低优先级并不仅仅仅仅代表两级。例如,厂商1、厂商2、厂商3的优先级可以均为高优先级,厂商4、厂商5为低优先级。但是厂商1、厂商2、厂商3的限速不同,也就是在高优先级的厂商中,还有可能具体细分等级。
流表限速可以根据客户需求灵活设置,这里仅仅举个例子,假设金牌客户设置限速为0%,银牌客户设置限速为10%,铜牌客户设置限速为50%。
由此可见,本公开所提供的方法中,可以根据实际情况灵活的进行限速,流量不拥塞时,无需像现有技术一样不论什么级别的报文都进行限速。
实施例二
本公开还提供一种报文转发装置,图3为本公开提供的报文转发装置的示意图,如图3所示,该装置包括:网卡603、CPU处理器601、内存602;
网卡603用于接收报文;
存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡603接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡603对高优先级的报文进行硬件转发,当网卡603接收到的报文是低优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时,则将低优先级的报文发送至内存602,使得低优先级报文进行软件转发。
可选的,在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发具体包括:
当网卡603接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU601请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU601判断请求下发的流表对应的报文是否为高优先级报文且网卡603中存储的流表已经达到网卡603的存储上限,若是,则CPU601通知网卡603删除一条流表,并将请求下发的流表下发至网卡603中;
网卡603根据下发的流表对接收到的报文进行转发。
可选的,CPU601通知网卡603删除一条流表具体包括:
CPU601判断是否存在满足预设条件的流表,若存在,则指示网卡603删除该满足预设条件的流表;
其中,预设条件包括以下条件中的任意一种或多种的组合:
优先级最低的报文对应的流表;
流表对报文的限速超过预设阈值;
流表未被任何报文命中的时长超过预设阈值。
当网卡603接收到的报文是低优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时,则将低优先级的报文发送至内存602,具体包括:
当网卡603接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU601请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU601判断请求下发的流表对应的报文是否为优先级最低的报文且网卡603中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若结果为是,则CPU601通过内存中存储的路由表转发该报文。
可选的,其中网卡603中的流表包括计数器,所述计数器用于记录流表距离上一次被匹配所经历的时长;若存在报文匹配该流表,则计数器重新开始计时。
在网卡603接收报文之后,所述网卡还可以判断对应端口的流量是否存在拥塞,如果存在拥塞,则对高优先级报文和低优先级报文分别限速。例如,对高优先级报文限速10%,对低优先级报文限速50%。
本公开提供的装置可以执行上述实施例一中的报文转发方法,更为具体的实现细节可以参照实施例一,本实施例中不再详细赘述。
其中内存602还用于存储程序指令,所述CPU处理器601用于调用所述存储器中的存储的程序指令,以执行实施例一中CPU处理器601执行的方法。
内存602中还用于存储接收到的报文,还用于存储路由转发表等用于软件转发的相关程序,本公开中不再一一赘述。
应当理解的是,本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已,并不用以限制本说明书,凡在本说明书的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种报文转发方法,其特征在于,应用于网络设备,包括:
网卡接收报文;
在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,
当网卡接收到的报文是低优先级报文时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发包括:
当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为高优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若是,则CPU通知网卡删除一条流表,并将请求下发的流表下发至网卡中;
网卡根据下发的流表对接收到的报文进行转发。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述网卡删除一条流表包括:
CPU判断是否存在满足预设条件的流表,若存在,则指示网卡删除该满足预设条件的流表;
其中,预设条件包括以下条件中的任意一种或多种的组合:
优先级最低的报文对应的流表;
流表对报文的限速超过预设阈值;
流表未被任何报文命中的时长超过预设阈值。
4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于,在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是低优先级报文,则将低优先级的报文发送至内存,包括:
当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为优先级最低的报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若结果为是,则CPU通过内存中存储的路由表转发该报文。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,网卡接收报文之后,所述方法还包括:
网卡判断对应端口的流量是否存在拥塞,如果存在拥塞,则对高优先级报文和低优先级报文分别限速。
6.一种报文转发装置,其特征在于,所述装置包括:网卡、CPU、内存;
网卡接收报文;
在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是高优先级报文时,则通过网卡对高优先级的报文进行硬件转发,当网卡接收到的报文是低优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限时,则将低优先级的报文发送至内存,使得低优先级报文进行软件转发。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为高优先级报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若是,则CPU通知网卡删除一条流表,并将请求下发的流表下发至网卡中;
网卡根据下发的流表对接收到的报文进行转发。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,CPU通知网卡删除一条流表具体包括:
所述CPU判断是否存在满足预设条件的流表,若存在,则指示网卡删除该满足预设条件的流表;
其中,预设条件包括以下条件中的任意一种或多种的组合:
优先级最低的报文对应的流表;
流表对报文的限速超过预设阈值;
流表未被任何报文命中的时长超过预设阈值。
9.根据权利要求6或8所述的装置,其特征在于,在存储的流表达到网卡的存储上限时,当网卡接收到的报文是低优先级报文,则将低优先级的报文发送至内存,具体包括:
当网卡接收的报文未命中硬件流表时,则向CPU请求下发用于匹配该报文的流表;
CPU判断请求下发的流表对应的报文是否为优先级最低的报文且网卡中存储的流表已经达到网卡的存储上限,若结果为是,则CPU通过内存中存储的路由表转发该报文。
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述网卡还用于在接收到报文之后判断对应端口的流量是否存在拥塞,如果存在拥塞,则对高优先级报文和低优先级报文分别限速。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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