CN113691585B - 数据录制和回放的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据录制和回放的系统，包括：第一服务器，所述第一服务器用于接收客户端发送的上行数据，并将下行数据输出至所述客户端；汇聚分流模块，所述汇聚分流模块用于接收所述上行数据，并对所述上行数据进行分流，获取分流数据；对所述下行数据进行汇聚，获取汇聚数据；多个第二服务器，所述第二服务器用于对所述分流数据进行录制，获取录制数据；对所述录制数据进行回放，获取回放数据。本发明的技术方案，可以对高带宽、高吞吐、海量级实时数据的录制和回放，同时保证了回放时环境和接收数据时网络环境一致，提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种数据录制和回放的系统。
背景技术
基于英特尔普通网卡，就可以实现对少量报文的录制和回放。但面对高吞吐、高带宽实时数据时，由于输入/输出访存性能的限制，在生成pcap文件时，普通网卡上会大量丢包，导致无法抓取实时真实流量。同时，对于海量级、分布式存储的数据，回放时效率低下，时间精度不够，完全无法模拟数据接收时的真实网络环境。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以对高带宽、高吞吐、海量级实时数据的录制和回放数据录制和回放的系统。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下技术方案：
一种数据录制和回放的系统，包括：
第一服务器，所述第一服务器用于接收客户端发送的上行数据，并将下行数据输出至所述客户端；
汇聚分流模块，所述汇聚分流模块用于接收所述上行数据，并对所述上行数据进行分流，获取分流数据；对所述下行数据进行汇聚，获取汇聚数据；
多个第二服务器，所述第二服务器用于对所述分流数据进行录制，获取录制数据；对所述录制数据进行回放，获取回放数据。
可选的，所述第一服务器包括第一网卡，所述第一网卡包括上行处理模块和下行处理模块；
所述上行处理模块用于所述上行数据进行报文解析并对报文添加时间戳，获取实时报文；
所述下行处理模块用于对所述下行数据进行报文解析并提取所述时间戳，对所述报文根据所述时间戳进行排序，获取时序报文。
可选的，所述时间戳为纳秒级时间戳。
可选的，所述第一网卡还包括上行输入网口和上行输出网口；
所述上行输入网口将接收的所述上行数据发送至所述上行处理模块，所述上行处理模块将所述实时报文，传输至所述上行输出网口。
可选的，所述上行输入网口和上行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
可选的，所述第一网卡还包括下行输入网口和下行输出网口；
所述下行输入网口将接收的所述汇聚数据发送至所述下行处理模块，所述上行处理模块将所述时序报文，传输至所述上行输出网口。
可选的，所述下行输入网口和下行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
可选的，至少十个所述第二服务器，所述第二服务器包括第二网卡和录制模块；所述第二网卡包括录制网口和回放网口；
所述汇聚分流模块将所述分流数据通过所述录制网口传输至所述录制模块；
所述录制模块对所述分流数据进行封包，获取录制数据。
可选的，所述第二服务器还包括第回放模块；
所述回放模块对所述录制数据进行拆包，获取下行数据；
所述回放模块将所述下行数据发送至所述回放网口；
所述回放网口将所述下行数据发送至所述汇聚分流模块。
可选的，所述汇聚分流模块设有录制端口组和上行转发网口；所述录制端口组通过所述上行转发网口接收所述上行输出网口输出的所述实时数据。
本发明的实施例，具有如下技术效果：
本发明的上述技术方案，通过第一服务器、汇聚分流模块以及第二服务器，可以对高带宽、高吞吐、海量级实时数据的录制和回放，同时保证了回放时环境和接收数据时网络环境一致，提升了用户体验。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例提供的数据录制和回放的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提到的pcap，为文件格式，Payload，为有效载荷；FPGA(FieldProgrammable Gate Array)是一种半定制电路；DPDK(Data Plane Development Kit)，是英特尔提供的数据平面开发工具集，应用于数据包的高性能处理。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种数据录制和回放的系统，包括：
第一服务器，所述第一服务器用于接收客户端发送的上行数据，并将下行数据输出至所述客户端；
具体的，系统对数据的录制和回放由客户端触发后执行。
汇聚分流模块，所述汇聚分流模块用于接收所述上行数据，并对所述上行数据进行分流，获取分流数据；对所述下行数据进行汇聚，获取汇聚数据；
具体的，汇聚分流模块可以替换为交换机。
多个第二服务器，所述第二服务器用于对所述分流数据进行录制，获取录制数据；对所述录制数据进行回放，获取回放数据。
本发明的该实施例，通过第一服务器、汇聚分流模块以及第二服务器，可以对高带宽、高吞吐、海量级实时数据的录制和回放，同时保证了回放时环境和接收数据时网络环境一致。
本发明一可选的实施例，所述第一服务器包括第一网卡，所述第一网卡包括上行处理模块和下行处理模块；
所述上行处理模块用于所述上行数据进行报文解析并对报文添加时间戳，获取实时报文；
具体的，上行处理模块对报文进行解析，找到当前报文Payload，添加精度达到纳秒级的高精度时间戳等信息。
所述下行处理模块用于对所述下行数据进行报文解析并提取所述时间戳，对所述报文根据所述时间戳进行排序，获取时序报文。
具体的，下行处理模块对报文进行解析，找到当前报文Payload，提取纳秒级的高精度时间戳等信息。
本发明的该实施例，通过上行处理模块对实时数据添加高精度时间戳，按照时序对上行数据进行存储，通过下行处理模块对时间戳等信息进行提取，对下行数据按照时间戳进行排序，保证了回放和录制数据的网络环境的一致性，提升了用户体验。
本发明一可选的实施例，所述时间戳为纳秒级时间戳。
本发明的该实施例，通过设置纳秒级时间戳，实现更精准地保证了报文时序的正确性。
本发明一可选的实施例，所述第一网卡还包括上行输入网口和上行输出网口；
所述上行输入网口将接收的所述上行数据发送至所述上行处理模块，所述上行处理模块将所述实时报文，传输至所述上行输出网口；
具体的，第一网卡可以为基于主芯片FPGA或者众核实现。
本发明一可选的实施例，所述上行输入网口和上行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
本发明的该实施例，通过设置高传输速率的网口，可以实现高带宽、高吞吐、海量级实时数据的录制。
本发明一可选的实施例，所述第一网卡还包括下行输入网口和下行输出网口；
所述下行输入网口将接收的所述汇聚数据发送至所述下行处理模块，所述上行处理模块将所述时序报文，传输至所述上行输出网口；
本发明一可选的实施例，所述下行输入网口和下行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
本发明的该实施例，通过设置高传输速率的网口，可以实现高带宽、高吞吐、海量级实时数据的回放。
本发明一可选的实施例，至少十个所述第二服务器，所述第二服务器包括第二网卡和录制模块；所述第二网卡包括录制网口和回放网口；
所述汇聚分流模块将所述分流数据通过所述录制网口传输至所述录制模块；
所述录制模块对所述分流数据进行封包，获取录制数据。
具体的，通过DPDK对分流数据进行封包，存储为pcap格式的文件，获取录制数据。
录制放网口的传输速率可以为10G。
第二网卡可以为英特尔普通网卡。
本发明的该实施例，设置多台第二服务器，可以实现高宽带、大流量数据的实时分布式存储。
本发明一可选的实施例，所述第二服务器还包括第回放模块；
所述回放模块对所述录制数据进行拆包，获取下行数据；
具体的，通过DPDK对pcap格式的录制数据进行拆包，解析，获取下行数据。
所述回放模块将所述下行数据发送至所述回放网口；
所述回放网口将所述下行数据发送至所述汇聚分流模块。
具体的，回放网口的传输速率可以为10G。
本发明的该实施例，可以实现高宽带、大流量数据的同网络环境回放。
本发明一可选的实施例，所述汇聚分流模块设有录制端口组和上行转发网口；所述录制端口组通过所述上行转发网口接收所述上行输出网口输出的所述实时数据。
本发明一可选的实施例，所述录制端口组设有分流负载均衡单元和多个分流网口，所述分流负载均衡单元用于控制多个所述分流网口均衡负载。
具体的，至少10个分流网口，分流网口的数量与录制网口的数量一致，多个分流网口基于分流负载均衡单元的负载均衡策略(轮询模式)，对上行转发网口转发的实时数据进行均等负载。
其中，分流网口包括第一分流网口、第二分流网口、第三分流网口以及第四分流网口等。
例如：以20个分流网口，上行转发网口和上行输出网口的传输速率为100G为例：
上行传输网口以100G的传输速率将实时数据传输至上行转发网口，则每个分流网口负载5G的传输速率。
本发明的该实施例，从汇聚分流模块的多个分流网口以轮询方式转发出的数据，到达了若干台第二服务器上处理，最终，将带有高精度时间戳等信息的报文，以分布式的方式存储到了若干台第二服务器上。基于这种分布式存储方式，大大减少了单台pcap文件的输入/输出放存要求，同时，也满足了实时海量数据的存储要求。
本发明一可选的实施例，所述汇聚分流模块设有回放端口组和下行转发网口，所述回放端口组通过所述下行转发网口将所述下行数据传输至所述下行输入网口。
具体的，至少10个汇聚网口，汇聚网口的数量和回放网口的数量一致，多个汇聚网口基于分流负载均衡单元的负载均衡策略(轮询模式)，对回放网口转发的下行数据进行均等负载。
其中，分流网口包括第一汇聚网口、第二汇聚网口、第三汇聚网口以及第四汇聚网口等。
例如：以20个汇聚网口，20个回放网口为例：
20个回放网口以总共100G的传输速率将下行数据传输至汇聚网口，则每个汇聚网口负载5G的传输速率。
本发明的该实施例，实现了高带宽、高吞吐、海量级实时数据的下行传输。
本发明一可选的实施例，所述回放端口组设有汇聚负载均衡单元和多个汇聚网口，所述汇聚负载均衡单元用于控制多个所述汇聚网口均衡负载。
具体的，上述实施例可以通过如下实现方式实现：
录制过程：1)第一服务器从上行输入网口接收上行数据，发送至上行处理模块。
2)上行处理模块对报文进行解析，找到当前报文Payload尾部时，添加精度达到纳秒级的高精度时间戳等信息，最后将添加了高精度时间戳信息的报文通过上行输出网口转发到上行转发网口，由上行转发网口转发至录制端口组。
3)录制端口组在接收数据之前，配置录制端口组的负载均衡策略为轮询模式(基于服务器性能权重的负载均衡算法)。同时，配置上行转发网口的所有流量，转发到录制端口组。之后，从汇聚分流模块的上行转发网口进入的流量，通过录制端口组被负载均衡到后端第二服务器集群上。
4)第二服务器从普通网卡的录制网口接收数据后，发送至录制模块。录制模块采用DPDK高性能数据收发技术，将报文以pcap格式保存到本地硬盘中。
回放过程：1)如果客户端触发数据回放指令，第二服务器集群中的每台第二服务器，会启动回放模块。
2)回放模块使用DPDK高性能数据收发技术，读取存储在本地的pcap文件，以异步的方式将带有高精度时间戳等信息的报文，通过回放网口发送给回放端口组。
3)回放端口组配置负载均衡策略为轮询模式。同时，配置回放端口组的流量，转发至下行转发网口。之后，从回放端口组进入汇聚分流模块的流量，通过下行转发网口被负载均衡到前端第一服务器上。
4)第一服务器从下行输入网口接收回放流量后，提交至下行处理模块。下行处理模块首先进行报文解析，在找到当前报文Payload尾部时，提取精度为纳秒级高精度时间戳等信息。最后，按照时间戳信息对报文进行保序发送。完成数据接收时的真实网络环境再现。
另外，本发明实施例的系统的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种数据录制和回放的系统，其特征在于，包括：
第一服务器，所述第一服务器包括第一网卡，所述第一网卡包括上行处理模块、下行处理模块、上行输入网口、上行输出网口、下行输入网口和下行输出网口，所述上行输入网口将接收的客户端发送的上行数据发送至所述上行处理模块，所述上行处理模块对所述上行数据进行报文解析并对报文添加时间戳，获取实时报文，所述上行处理模块将所述实时报文，传输至所述上行输出网口，所述下行输入网口将接收的汇聚数据发送至所述下行处理模块，所述下行处理模块用于对所述汇聚数据进行报文解析并提取所述时间戳，对所述报文根据所述时间戳进行排序，获取时序报文，将所述时序报文，传输至所述下行输出网口；
汇聚分流模块，所述汇聚分流模块用于接收所述实时报文，并对所述实时报文进行分流，获取分流数据；对回放数据进行汇聚，获取所述汇聚数据；
多个第二服务器，所述第二服务器用于对所述分流数据进行录制，获取录制数据；对所述录制数据进行回放，获取回放数据；
其中，所述第一网卡基于主芯片FPGA或者众核实现。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时间戳为纳秒级时间戳。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上行输入网口和上行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述下行输入网口和下行输出网口的传输速率为100G、40G或25G。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，至少十个所述第二服务器，所述第二服务器包括第二网卡和录制模块；所述第二网卡包括录制网口和回放网口；
所述汇聚分流模块将所述分流数据通过所述录制网口传输至所述录制模块；
所述录制模块对所述分流数据进行封包，获取录制数据。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二服务器还包括第回放模块；
所述回放模块对所述录制数据进行拆包，获取下行数据；
所述回放模块将所述下行数据发送至所述回放网口；
所述回放网口将所述下行数据发送至所述汇聚分流模块。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述汇聚分流模块设有录制端口组和上行转发网口；所述录制端口组通过所述上行转发网口接收所述上行输出网口输出的实时数据。
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