CN112019645A - 基于toe的网络地址管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于TOE的网络地址管理方法及装置，其中，该方法包括：接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为其分配唯一编号，并将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；接收指定的唯一编号和待发送数据，根据指定的唯一编号查询对应关系库，得到对应的IP地址及端口号，以及据其发送待发送数据；接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询对应关系库，得到对应的唯一编号，并发送查询的对应的唯一编号和待接收数据至本地CPU。通过上述方案能够实现网络地址管理功能的卸载，减少CPU资源压力。

Description

基于TOE的网络地址管理方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于TOE的网络地址管理方法及装置。

背景技术

随着光纤通信技术和INTERNET技术的高速发展，网络带宽的发展速度异常迅速，网络带宽速度的飞跃式提升。网络系统主机在利用TCP/IP协议族进行通信时，存在三个比较关键的确认身份的信息：MAC地址、IP地址及端口号。其中，IP地址用于识别网络中互联的主机，通过子网掩码确认某个IP地址所在的子网；MAC地址主要用来识别子网内部同一个链路中的不同计算机；端口号用于识别应用程序。

众所周知，网络规模越大，主机CPU就越繁忙，应用程序直接读取内存和磁盘数据就越频繁。但CPU在同一时刻只能处理一个作业，新作业引发持续性中断会导致内存和PCI总线通信量激增，从而使得CPU随时都处于临界作业执行状态。传统的TCP/IP技术在处理网络数据传输中，要占用大量的服务器资源。

为了减轻服务器的压力，可以将传统由CPU处理的TCP/IP协议栈卸载到专门的网络加速器(TCP/IP Offload Engine，TOE，TCP/IP卸载引擎)中，以减少网络通信对CPU的占用率，从而提升网络通信速率。然而，目前尚无将网络地址的管理功能卸载至网络加速器的有效方案。

发明内容

本发明提供了一种基于TOE的网络地址管理方法及装置，以实现将网络地址的管理功能卸载至CPU之外的硬件，减轻CPU的压力，提高网络地址配置的管理效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于TOE的网络地址管理方法，包括：

接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；

接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机；

接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

在一些实施例中，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，包括：

从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

在一些实施例中，IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的唯一编号为handle编号。

在一些实施例中，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，包括：从handle编号队列的头部取一个handle编号，并将取出的handle编号存储至handle信息存储表中，以与来自本地CPU的目的IP地址及端口号对应；其中，所述编号库为所述handle信息存储表；根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，包括：依据所述指定的唯一编号确定对应的IP地址及端口号在handle信息存储表中的位置，根据确定的位置得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，其中，所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库为所述handle信息存储表。

在一些实施例中，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，包括：在编号库中无可用的唯一编号的情况下，解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号；将回收得到的唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

在一些实施例中，所述的基于TOE的网络地址管理方法，还包括：解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号，并将回收得到的唯一编号放入编号库中。

在一些实施例中，所述的基于TOE的网络地址管理方法，还包括：为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中时，记录对应关系的建立时间；根据指定的唯一编号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时，记录对应关系用于数据发送的使用时间；根据来自外部主机的IP地址及端口号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时，记录对应关系用于数据接收的使用时间；在IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，查找最近记录的时间和欲解除对应关系的时间的差值超过设定时长或差值最长的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，作为长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系；其中，最近记录的时间为对应关系的建立时间、对应关系用于数据发送的使用时间、或对应关系用于数据接收的使用时间。

在一些实施例中，所述的基于TOE的网络地址管理方法，还包括：在获取到报错信号的情况下，进行复位操作；其中，所述复位操作包括删除所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的所有对应关系。

在一些实施例中，在获取到报错信号的情况下，进行复位操作之前，所述方法，还包括：根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时；或者，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据后，收到发送失败的反馈信号时；或者，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时；或者，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据后，收到接收失败的反馈信息时；生成报错信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于TOE的网络地址管理装置，包括：

初始化模块，用于：接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；

数据发送控制模块，用于：接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机；

数据接收控制模块，用于：接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

根据本发明的又一个方面，提供了一种网络加速器，包括：上述实施例所述的基于TOE的网络地址管理装置。

根据本发明的再一个方面，提供了一种计算机设备，包括：上述实施例所述的网络加速器。

本发明实施例的基于TOE的网络地址管理方法、基于TOE的网络地址管理装置、网络加速器及计算机设备，建立目的IP地址及端口号与编号的对应关系，并基于该对应关系进行数据发送的查询过程和数据接收的查询过程，从而能够实现将网络地址的管理功能卸载至CPU之外的硬件，减轻CPU的压力，提高网络地址配置的管理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。在附图中：

图1是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理装置应用时的结构示意图；

图3是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理装置的结构示意图；

图4是图3所示基于TOE的网络地址管理装置的运行流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了实现将网络地址的管理功能卸载至CPU之外，如卸载至网络加速器(用于实现网络功能的硬件)上，本发明实施例提供了一种基于TOE(卸载引擎)的网络地址管理方法。

图1是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理方法的流程示意图。如图1所示，该些实施例的基于TOE的网络地址管理方法，可包括以下步骤S110～步骤S130。

下面将对步骤S110～步骤S130的具体实施方式进行详细说明。

步骤S110：接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU。

上述步骤S110中，当在本地CPU上启动一个应用程序时，若该应用程序需要与外部主机通信，则该应用程序可以得到用于通信的目的IP地址及端口号，则本地CPU可以将该应用程序对应的目的IP地址及端口号发送至基于TOE的网络地址管理方法所对应的装置。执行本发明实施例的基于TOE的网络地址管理方法的装置可以是硬件设备，例如，FPGA、ASIC等。基于TOE的网络地址管理方法的装置可以以插卡的方式连接至本地CPU，所以可以与本地CPU通过板卡接口交互信息。

分配唯一编号中的“唯一”是用于表明，在IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，不同IP地址及端口号对应的编号不同。所以，多个编号可以对应多个IP地址及端口号，换言之，可以同时管理多个通信连接。相对于CPU一次只能管理一个通信连接的情况，本发明的管理方式减少了频繁断开和连接的处理过程，节省了网络地址的管理资源。

另外，将分配的唯一编号返回给本地CPU，可以便于CPU根据编号直接找到相应的应用程序等，从而本地CPU不需管理IP地址及端口号。

在一些实施例中，用来分配给IP地址及端口号以形成对应关系的编号的数量可以是有限的，而且，这些编号可以预先存在编号库中。另外，编号的数量可以根据CPU的启动应用程序的情况和/或硬件资源的情况确定。当然在其他实施例中，用来分配给IP地址及端口号以形成对应关系的编号可以是临时生成的，临时生成的编号可以限制在一定范围内，从而以此得到的编号的数量也可以是有限的。

示例性地，上述步骤S110中，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，具体地，可包括步骤：S111，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

该示例中，可以预先在配置一定数量的编号存储在编号库中。通过从编号库中选取编号，可以实现在一定范围内选取编号，所以编号的数量是有限的，以此可以减少编号所占用的存储资源。另外，从编号库中选取编号，不许现场生成，可以节省计算资源。

进一步的实施例中，编号库中的编号可以用于查找到与其形成对应关系的IP地址及端口号，简言之，编号可以看作IP地址及端口号的地址索引。例如，IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的唯一编号为handle编号。

该实施例中，利用handle编号作为唯一编号分配给目的IP地址及端口号与唯一编号，由于handle编号(句柄编号)直接与地址绑定，或者其本身即为地址，所以找到handle编号即找到存储的IP地址及端口号，所以不需要通过地址进行遍历查询找到编号对应的IP地址及端口号，节省了资源，提高了查询速度。

步骤S120：接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机。

通过上述步骤S110可以建立目的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，当然，上述步骤S110可以执行多次，以对多个目的IP地址及端口号建立与为其各自分配的唯一编号的对应关系，所以对应关系库中可以包含多条这样的对应关系。上述步骤S120中，建立好目的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系后，若需要发送数据，则本地CPU可以将指定的唯一编号和待发送数据一起或先后发送至用于执行本发明实施例的方法的装置，从而可以根据该指定的唯一编号在对应关系库中查询到相应的IP地址及端口号。另外，若指定的唯一编号为之前分配并存在对应关系库中，则可以查到相应的IP地址及端口号。准备根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据时，可以对IP地址及端口号和待发送数据进行打包，以便发送给外部主机。

在一些实施例中，上述步骤S111，即，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，更具体的，可包括步骤：从handle编号队列的头部取一个handle编号，并将取出的handle编号存储至handle信息存储表中，以与来自本地CPU的目的IP地址及端口号对应；其中，所述编号库为所述handle信息存储表。

在此情况下，上述步骤S120中，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，具体地，可包括步骤：依据所述指定的唯一编号确定对应的IP地址及端口号在handle信息存储表中的位置，根据确定的位置得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，其中，所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库为所述handle信息存储表。

步骤S130：接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

上述步骤S130中，通过步骤S110建立好目的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系后，若需要接收数据，则本发明实施例的装置接收到数据包，解包后，得到IP地址及端口号，可以据此查询编号。当然可以是在本地CPU让本发明实施例的装置查询编号时再进行查询。查询到编号后，本地CPU可以将查询到的编号和待接收数据一起或依次或分别读取过去。

在用来分配给IP地址及端口号以形成对应关系的编号的数量是有限的情况下，例如，具体是在上述步骤S110包括上述步骤S111的情况下，可以将长时间未使用的绑定关系(IP地址及端口号与唯一编号的对应关系)解绑，以回收编号，可以用来分配给需要用来收/发数据的IP地址及端口号。

一种解绑情形，可以在没有可用的编号时，进行回收编号的动作。示例性地，上述步骤S110中，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，具体可包括步骤：S1121，在编号库中无可用的唯一编号的情况下，解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号；S1122，将回收得到的唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

另一种解绑情形，可以在平时就查找不常用的编号进行回收。示例性地，图1所示的方法，还可包括步骤：S140，解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号，并将回收得到的唯一编号放入编号库中。

对于上述两种解绑情形，可以采用类似或相同的方式确定解绑哪个或那些对应关系。示例性地，图1所示的方法，还可包括步骤：

S151，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中时，记录对应关系的建立时间；

S152，根据指定的唯一编号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时，记录对应关系用于数据发送的使用时间；

S153，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时，记录对应关系用于数据接收的使用时间；

S154，在IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，查找最近记录的时间和欲解除对应关系的时间的差值超过设定时长或差值最长的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，作为长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系；其中，最近记录的时间为对应关系的建立时间、对应关系用于数据发送的使用时间、或对应关系用于数据接收的使用时间。

上述步骤S151～步骤S153中的各个步骤并不是必然一起或顺序执行的，而是在需要的时候执行相应的步骤。例如，需要建立对应关系时，可以执行步骤S151，记录对应关系的建立时间；需要发送数据时，可以执行步骤S152，记录对应关系用于数据发送的使用时间；需要接收数据时，可以执行步骤S153，记录对应关系用于数据接收的使用时间。另外，上述步骤S151～步骤S153可以是分别执行上述步骤S110～步骤S130时执行，由于上述步骤S110～步骤S130中任一个步骤可以重复执行，所以，上述步骤S151～步骤S153也可以是重复执行这些步骤时记录相应的时间。此外，在编号为handle编号的情况下，可以在取出handle编号并将handle编号放入handle信息存储表对应至IP地址及端口号时间记录对应关系建立的时间。

对于前一种解绑情形，步骤S1121和步骤S1122之前可以利用与步骤S110～步骤130相同的方法对其他IP地址及端口号执行操作，所以，上述步骤S151～步骤S154可以在步骤S1121和步骤S1122之前执行。换言之，对于包含步骤S1121、步骤S1122及上述步骤S151～步骤S154的方案而言，是指在步骤S1121和步骤S1122之前利用与步骤S110～步骤130相同的方法对其他IP地址及端口号执行操作生成对应关系、使用对应关系，使得编号库已有对应关系。对于后一种解绑情形，上述步骤S151～步骤S154是在上述步骤S140之前执行。

在一些实施例中，在报错时，可以进行复位操作，以消除错误。示例性地，图1所示的方法，还可包括步骤：S160，在获取到报错信号的情况下，进行复位操作；其中，所述复位操作包括删除所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的所有对应关系。另外，所述复位操作还可以包括删除一些状态，例如，打包/解包逻辑。

进一步地，在上述步骤S160之前，图1所示的方法，还可包括步骤：(1)根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时；或者，(2)根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据后，收到发送失败的反馈信号时；或者，(3)根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时；或者，(4)根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据后，收到接收失败的反馈信息时；生成报错信号。简言之，出现上述情形(1)～(4)之一时就可以认为出错了，可以生成报错信号，以用于在上述步骤S160中进行复位操作。

图2是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理装置应用时的结构示意图。参见图2，该些实施例的基于TOE的网络地址管理装置，可包括：初始化模块210、数据发送控制模块220及数据接收控制模块230。

初始化模块210，用于：接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU。

数据发送控制模块220，用于：接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机。

数据接收控制模块230，用于：接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

初始化模块210得到的对应关系放入对应关系库中，对应关系库可以存储在数据存储块中。本地主机包括本地CPU和网络加速器，网络加速器包括基于TOE的网络地址管理装置，还可以包括其他网络功能的模块。外部主机和本地主机可以是类似的主机，或者是现有主机。本地主机和外部主机可以进行网络通信。

在一些实施例中，初始化模块210，包括：基于编号库的初始化模块。基于编号库的初始化模块，可用于：从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

在一些实施例中，IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的唯一编号为handle编号。

在一些实施例中，基于编号库的初始化模块，具体可用于：从handle编号队列的头部取一个handle编号，并将取出的handle编号存储至handle信息存储表中，以与来自本地CPU的目的IP地址及端口号对应；其中，所述编号库为所述handle信息存储表。数据发送控制模块220，具体可用于：依据所述指定的唯一编号确定对应的IP地址及端口号在handle信息存储表中的位置，根据确定的位置得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，其中，所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库为所述handle信息存储表。

在一些实施例中，图2所示的基于TOE的网络地址管理装置还可包括：第一编号回收模块。第一编号回收模块，可用于：在编号库中无可用的唯一编号的情况下，解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号。基于编号库的初始化模块，具体可用于：将回收得到的唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

在一些实施例中，图2所示的基于TOE的网络地址管理装置还可包括：第二编号回收模块。第二编号回收模块，可用于：解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号，并将回收得到的唯一编号放入编号库中。

在一些实施例中，初始化模块210，还可用于：为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中时，记录对应关系的建立时间。数据发送控制模块220，还可用于：根据指定的唯一编号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时，记录对应关系用于数据发送的使用时间。数据接收控制模块230，还可用于：根据来自外部主机的IP地址及端口号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时，记录对应关系用于数据接收的使用时间。图2所示的网络加速器还可包括：不常用编号确认模块。不常用编号确认模块，用于：在IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，查找最近记录的时间和欲解除对应关系的时间的差值超过设定时长或差值最长的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，作为长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系；其中，最近记录的时间为对应关系的建立时间、对应关系用于数据发送的使用时间、或对应关系用于数据接收的使用时间。

在一些实施例中，图2所示的基于TOE的网络地址管理装置还可包括：复位操作模块，用于：在获取到报错信号的情况下，进行复位操作；其中，所述复位操作包括删除所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的所有对应关系。

在一些实施例中，图2所示的基于TOE的网络地址管理装置还可包括：报错信号生成模块，用于：根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时；或者，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据后，收到发送失败的反馈信号时；或者，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时；或者，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据后，收到接收失败的反馈信息时；生成报错信号。

另外，初始化模块210、第一编号回收模块、第二编号回收模块、不常用编号确认模块、复位操作模块、报错信号生成模块中的一个或多个模块可以属于上位机控制模块。

此外，本发明实施例还提供了一种网络加速器，包括：上述任一实施例所述的基于TOE的网络地址管理装置。该网络加速器除了能够实现网络地址管理的功能，还可实现其他涉及网络的功能。另外，该网络加速器可以基于硬件(例如一块板卡)实现，该硬件可以是FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)等。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括：上述任一实施例所述的网络加速器。此外，该计算机设备还可以包括本地CPU的设备，如处理器、存储器、通信总线等。

为使本领域技术人员更好地了解本发明，下面将以具体实施例说明本发明的具体实施方式。

为了优化网络加速器的收发数据信息管理效率，提升系统操作便利性，节约存储资源，本实施例基于TOE技术，通过板卡交互动态配置网络地址，提出了一种网络加速器(TOE)的网络地址动态配置的管理装置。

图3是本发明一实施例的基于TOE的网络地址管理装置的结构示意图。如图3所示，该基于TOE的网络地址管理装置可包括：数据发送控制模块、数据接收控制模块及数据存储模块，该数据存储模块可以是handle信息存储模块。可以通过使用handle编号与IP地址、端口号绑定，建立收发信息与handle互相查询机制(网络加速器收发数据的本地及目的地址与handle的编号对应关系)并存储至handle信息存储模块。可以通过上位机控制数据发送控制模块和数据接收控制模块查询绑定信息。

图4是图3所示基于TOE的网络地址管理装置的运行流程示意图。如图4所示，首先，进行工作状态初始化，CPU可以配置本地IP地址、MAC地址和端口号，然后唤醒handle功能，基于TOE的网络地址管理装置可以将目的IP地址、端口号与handle编号建立一一对应的绑定关系，并在配置完毕后将所有数据进行存储。当发送控制模块需要进行数据发送时，则由发送控制模块发出查询指令并同时提供相应handle编号给数据存储模块，进行对应的目的IP地址、端口号信息的查询。同理，接收数据时，由接收控制数据模块将接收到的IP地址、端口号信息发送至数据存储模块，进行对应的handle查询，得到handle编号。至此，建立了收发信息与handle互相查询流程。此外，基于TOE的网络地址管理系统还可支持复位操作，以允许通过发送复位指令初始化系统，可用于错误恢复。

具体而言，基于TOE的网络地址管理装置的运行流程可包括以下过程：

初始化过程：当CPU上启动一个新的涉及通信的应用程序后，会得到与该应用程序通信的目的IP及端口，之后，CPU将该目的IP及端口发送给网络加速器，网络加速器会为该目的IP及端口分配一个handle编号，形成对应关系，该对应关系会存储在数据存储模块中。如果没有空闲的handle编号可用，则可以查找建立绑定时间最长或长时间没有通信的那个对应关系中的handle编号，并删除之前的绑定关系得到空闲的handle编号分配给该目的IP及端口。相对于在CPU上管理动态网络地址只有一个连接的情形，可以有多个连接，可以动态灵活配置。

Handle编号的绑定过程：一个队列中存储了一定数量的handle编号，当数据存储模块的表中存入的目的IP及端口号需要分配handle编号时，从队列的头部取出一个handle编号存入数据存储模块中的表并将该handle编号对应至该目的IP及端口，同时会记录该操作的时间。Handle编号相当于表中存储的目的IP及端口的地址，所以，根据handle编号可以直接找到对应的目的IP及端口。

回收handle编号过程：平时没有需要收发数据的时候，网络加速器可以检查长时间未进行通信的目的IP及端口对应的handle编号，并删除这样的对应关系，使得handle编号空闲下来，以便于能有较为充足的handle编号用于通信连接。以此，可以提高handle编号利用率，降低占用的硬件存储空间。

发送数据控制过程：当CPU上的应用程序要发送数据到某个地址(handle编号)时，CPU会将handle编号和需要发送的数据发送给网络加速器，网络加速器根据handle编号查询数据存储模块中的表，得到该handle编号对应的目的IP及端口，并对该目的IP及端口和需要发送的数据进行打包，以发送到目的地址。

若发送成功，会接收到发送成功的发送状态信息；若发送失败，会接收到发送失败的发送状态信息，此时，可以对网络加速器进行复位，以消除错误。

接收数据控制过程：当网络加速器接收到发给自己的数据包之后，会告诉CPU接收到了数据包，CPU会询问网络加速器该数据包的handle编号，则网络加速器会进行解包得到来源/目的IP及端口和接收的数据，然后根据该来源/目的IP及端口查询数据存储模块中表中的目的IP及端口，得到该目的IP及端口对应的handle编号，从而CPU可以从网络加速器读取到该handle编号。CPU得到handle编号后，可以读取接收的数据给相应的应用程序。

网络加速器若能够根据得到的来源/目的IP及端口找到相应编号，则可认为接收状态为成功；反之，认为接收失败，此时，可以对网络加速器进行复位，以消除错误。

复位操作包括：删除数据存储模块中的表，删除的一些状态，如解包/打包逻辑等。之后，若需要通信，则重新绑定。

本实例中，通过板卡接口交互，动态配置本地IP地址、MAC地址及目的IP地址、端口号，并将目的信息与handle编号对应，建立了收发信息与handle互相查询流程；通过板卡接口交互发送复位指令，板卡收到指令后，初始化系统，能进行错误恢复。因此，通过使用handle编号与通收发信息(IP地址、端口号)绑定，能够动态配置本地IP地址、MAC地址及目的IP地址、端口号，建立收发信息与handle互相查询流程，实现了本地IP地址、MAC地址及目的IP地址、端口号均可动态配置，具备良好的可控性和灵活性，能够提升基于TOE的网络地址管理系统操作的便利性，节省存储资源，更易于进行基于TOE的网络地址管理系统操作，提升网络加速器的收发数据信息管理效率。同时，提供了实现板卡数据复位的接口，主机方仅需调用接口即可实现板卡数据复位操作。

综上所述，本发明实施例的基于TOE的网络地址管理方法、基于TOE的网络地址管理装置、网络加速器及计算机设备，接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机；接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。如此一来，建立目的IP地址及端口号与编号的对应关系，并基于该对应关系进行数据发送的查询过程和数据接收的查询过程，从而能够实现将网络地址的管理功能卸载至CPU之外的硬件，减轻CPU的压力，提高网络地址配置的管理效率。另外，一个目的IP地址及端口号对应一个唯一编号，不同目的IP地址及端口号对应不同唯一编号，所以可以同时存在多个对应关系，从而能够同时管理多个通信连接，以此可以不需频繁断开或建立通信连接，从而可以节省资源。进一步地，通过采用handle编号实现唯一编号，可以不需地址遍历就可以根据handle编号直接查找到对应的目的IP地址及端口号，简化了查询过程，节省了资源，而且建立对应关系非常灵活。另外，通过解除长时间不通信的对应关系，回收长时间不用的编号，实现了动态管理，可以便于充分利用有限的编号成功管理更多IP地址及端口号，从而能够进一步节省资源。此外，通过复位操作可以消除报错。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，包括：

接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；

接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机；

接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

2.如权利要求1所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，包括：

从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

3.如权利要求2所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的唯一编号为handle编号。

4.如权利要求3所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，

从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，包括：

从handle编号队列的头部取一个handle编号，并将取出的handle编号存储至handle信息存储表中，以与来自本地CPU的目的IP地址及端口号对应；其中，所述编号库为所述handle信息存储表；

根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，包括：

依据所述指定的唯一编号确定对应的IP地址及端口号在handle信息存储表中的位置，根据确定的位置得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，其中，所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库为所述handle信息存储表。

5.如权利要求2所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，从编号库中选取唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号，包括：

在编号库中无可用的唯一编号的情况下，解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号；

将回收得到的唯一编号对应至来自本地CPU的目的IP地址及端口号。

6.如权利要求2所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，所述方法，还包括：

解除IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，以回收得到唯一编号，并将回收得到的唯一编号放入编号库中。

7.如权利要求5或6所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，所述方法，还包括：

为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中时，记录对应关系的建立时间；

根据指定的唯一编号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时，记录对应关系用于数据发送的使用时间；

根据来自外部主机的IP地址及端口号查询IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时，记录对应关系用于数据接收的使用时间；

在IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，查找最近记录的时间和欲解除对应关系的时间的差值超过设定时长或差值最长的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系，作为长时间未使用的IP地址及端口号与唯一编号的对应关系；其中，最近记录的时间为对应关系的建立时间、对应关系用于数据发送的使用时间、或对应关系用于数据接收的使用时间。

8.如权利要求1至6任一项所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，所述方法，还包括：

在获取到报错信号的情况下，进行复位操作；其中，所述复位操作包括删除所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中的所有对应关系。

9.如权利要求8所述的基于TOE的网络地址管理方法，其特征在于，在获取到报错信号的情况下，进行复位操作之前，所述方法，还包括：

根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号时；或者，

根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据后，收到发送失败的反馈信号时；或者，

根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，无法得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号时；或者，

根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据后，收到接收失败的反馈信息时；

生成报错信号。

10.一种基于TOE的网络地址管理装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于：接收来自本地CPU的目的IP地址及端口号，为来自本地CPU的目的IP地址及端口号分配唯一编号，将来自本地CPU的目的IP地址及端口号和分配的唯一编号的对应关系存储至IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库中，以及返回分配的唯一编号至本地CPU；

数据发送控制模块，用于：接收来自本地CPU的指定的唯一编号和待发送数据，根据所述指定的唯一编号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号，以及根据所述指定的唯一编号对应的IP地址及端口号发送所述待发送数据至外部主机；

数据接收控制模块，用于：接收来自外部主机的IP地址及端口号和待接收数据，根据来自外部主机的IP地址及端口号查询所述IP地址及端口号与唯一编号的对应关系库，得到来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号，并发送来自外部主机的IP地址及端口号对应的唯一编号和所述待接收数据至本地CPU。

11.一种网络加速器，其特征在于，包括：如权利要求10所述的基于TOE的网络地址管理装置。

12.一种计算机设备，其特征在于，包括：如权利要求11所述的网络加速器。

Images