CN116546557B - 数据包处理方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种数据包处理方法、系统、设备和存储介质，该方法包括：响应于用户终端对应的控制数据包的任一次接收，第二设备可以从数据包处理系统的第一设备中读取该用户终端对应的服务数据包，并将其进行转发至该用户终端。其中，控制数据包可以在第二设备中循环，即控制数据包至少一次从第二设备发出又至少一次被第二设备接收。由于控制数据包的循环是在第二设备内部进行的，因此，循环周期较短，较短的循环周期又可以提高第二设备读取服务数据包的频率，最终实现服务数据包的快速读取和转发。另外，服务数据包的读取和转发是由表现为硬件的第二设备执行的，这也能够降低设备的能耗。

Description

数据包处理方法、系统、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据包处理方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

随着第五代移动通信技术（5th Generation Mobile CommunicationTechnology，简称5G）的不断发展，5G通信网络可以在满足低时延、高吞吐、高并发等要求的前提下应用到多种场景从而为用户提供多种服务。比如信息推荐服务、即时通信服务、自动驾驶服务、对智能工业设备的控制服务等等。

用户设备（User Equipment，简称UE）在满足一定条件时可以从连接模式切换至空闲模式。此时，上述服务的提供方依旧可以借助5G通信网络中网络设备向UE发送服务对应的数据包。但在UE处于空闲模式时，网络设备可以对服务提供方发送的数据包进行存储。在UE重新切换至连接模式后，网络设备再进一步将提供方产生的数据包转发给UE。

因此，如何快速将网络设备自身存储的数据包快速转发至UE就成为一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种数据包处理方法、系统、设备和存储介质，用以提高数据包的快速转发。

第一方面，本发明实施例提供一种数据包处理方法，应用于数据包处理系统中的第二设备，包括：

接收用户终端对应的控制数据包，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；

响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

转发所述服务数据包至所述用户终端。

第二方面，本发明实施例提供一种数据包处理系统，包括：第一设备和第二设备；

所述第一设备，用于存储用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

所述第二设备，用于接收所述用户终端对应的控制数据包，其中，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包；转发所述服务数据包至所述用户终端。

第三方面，本发明实施例提供一种数据包处理装置，包括：

接收模块，用于接收用户终端对应的控制数据包，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；

读取模块，用于响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

转发模块，用于转发所述服务数据包至所述用户终端

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行时实现上述第一方面中的数据包处理方法。该电子设备还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信系统通信。

第五方面，本发明实施例提供了一种非暂时性机器可读存储介质，所述非暂时性机器可读存储介质上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器至少可以实现如上述第一方面中的数据包处理方法。

本发明实施例提供的数据包处理方法中，控制数据包用于指示从数据包处理系统的第一设备中读取UE对应的服务数据包。该服务数据包对应于UE使用的目标服务。并且该控制数据包还可以在数据包处理系统的第二设备中循环，这种循环可以是控制数据包至少一次从第二设备发出又至少一次被第二设备接收。一个控制数据包从发送到被接收所经过的时间可以称为一个循环周期。

则第二设备响应于UE对应的控制数据包的任一次接收，可以从第一设备中读取该UE对应的服务数据包，并进一步将其进行转发至该UE，也即是完成了服务数据包的处理。

控制数据包的循环是在第二设备内部进行的，循环周期较短，则第二设备可以高频地接收到控制数据包，也就可以高频地读取UE对应的服务数据包，从而进一步提高服务数据包的转发速度。另外，相比于通过软件方式实现数据包的读取和转发，上述方式是由表现为硬件的第二设备进行服务数据包的读取和转发的，也能够降低数据包处理过程中设备的能耗。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1为本发明实施例提供的一种通信网络的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于存储转发分离架构的数据包处理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种数据包处理方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种数据包处理方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种控制数据包的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种服务数据包的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种数据包处理方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的第一信息表以及第二信息表的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的服务数据包读取过程的示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种数据包处理系统的结构示意图；

图11为将本发明实施例提供的方法和系统应用到5G通信网络中的示意图；

图12为本发明实施例提供的一种数据包处理装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于识别”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果识别（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当识别（陈述的条件或事件）时”或“响应于识别（陈述的条件或事件）”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

下面可以结合附图对本发明的一些实施方式作详细说明。在各实施例之间不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

在对本发明下述各实施例提供的数据包处理方法和系统进行详细描述之前，还可以先对本发明的使用背景进行介绍：

图1为本发明实施例提供的一种通信网络。如图1所示，该通信网络可以包括提供目标服务的数据网络（Date Network，简称DN）、核心网、无线接入网（Radio AccessNetwork，简称RAN）以及安装目标服务对应的目标应用程序的UE。

可选地，该通信网络具体可以是部署在特定区域内比如某一工业园区内的专用网络。专用网络具体可以表现为云网络或者本地化网络。

可选地，DN可以包括提供目标服务的数据服务器，该数据服务器可以单独的服务器也可以是服务器集群。一台服务器可以提供至少一种服务。

可选地，目标服务可以为背景技术中提及的信息推送服务、即时通信服务等对数据实时性要求不高的服务。目标服务也可以是自动驾驶、工业设备控制、视频直播、视频点播等对数据实时要求较高的服务。其中，视频直播服务中的直播视频可以是体育赛事、远程医疗视频、远程教学视频等等。

可选地，核心网可以是基于第五代移动通信技术（5th Generation MobileCommunication Technology，简称5G）的5G核心网（5G Core Network，简称5GC），也可以是第四代移动通信技术（4th Generation Mobile Communication Technology，简称4G）的4G核心网，也可以是4G和5G混合的核心网。其中，5G核心网和4G核心网都可以具有通用的核心网结构，在此不再详细介绍。

可选地，RAN可以包括接入设备。接入设备具体可以表现为基站。当核心网具体为5GC时，基站可以为5G基站（the next Generation Node B，简称gNB）。

当UE接入通信网络并处于连接模式时，用户可以借助UE使用通信网络提供的上述任一种目标服务。在UE使用目标服务的过程中，提供该目标服务的数据服务器可以向UE发送该服务对应的服务数据包。具体地，数据服务器发送的服务数据包可以先被部署在通信网络中的数据包处理系统接收，再由该系统进一步转发至对应的UE。其中，对于信息推送服务和即时通信服务，数据服务器发送的服务数据包可以包含推荐内容或者即时通信消息。对于工业设备控制服务和自动驾驶服务，数据服务器发送的服务数据包可以包含作用于车载终端设备或者智能工业设备的控制指令。

并且对于上述对数据实时要求不高的服务，数据服务器可以在不考虑UE所处模式的情况下不断向UE发送的服务数据包。当UE持续处于连接模式时，数据包处理系统可以实时将数据服务器发送的服务数据包转发至UE。而当UE在满足条件后由连接模式切换到空闲模式时，由于UE在空闲模式下无法接收服务数据包，因此，数据包处理系统可以先将数据服务器发送的服务数据包存储在本地，当UE重新切换回连接模式时再数据包处理系统再进行服务数据包的转发。

其中，可选地，在使用目标服务一段时间后，UE可以响应于用户触发的锁屏操作或者目标应用程序退出操作等以使UE从连接模式切换到空闲模式。可选地，在目标服务使用的过程中， UE还可以因为物理位置移动而导致接入的基站发生切换，此时在确定出切换后的基站之前，UE也可以从连接模式切换至空闲模式。

在实际中，在UE处于空闲模式的时间段内，数据服务器还可以产生很多服务数据包。此时，为了改善服务数据包因存储空间缺乏而被丢弃的情况即降低丢包率，就需要保证数据包处理系统的存储容量。其中，该存储容量可以包括数据包处理系统的内存容量和/或磁盘容量。另一方面，为了保证切换回连接模式的UE能够及时得到服务数据包，还需要保证数据包处理系统对本地存储的服务数据包的转发速度。

则为了降低丢包率，发明人可以选择使用具有存储转发分离架构的数据包处理系统。图2为本发明实施例提供的一种数据包处理系统。如图2所示，具有存储转发分离架构的数据包处理系统可以包括第一设备和第二设备。

可选地，第一设备可以是具有存储功能服务器。当UE处于空闲模式时，数据服务器发送的服务数据包以及服务数据包对应的转发规则可以存储在第一设备本地。可选地，服务数据包和转发规则具体可以存储于第一设备的磁盘或者内存内。第二设备中可以部署有可编程专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC），以具体由该ASIC进行数据包的读取和转发。可编程ASIC具体可以集成有多种可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）。可编程ASIC还可以集成有静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，简称SRAM）。在通信系统中，该第二设备具体可以是具有数据包转发能力的任一种网络设备，比如交换机、路由器、网卡等等。

可见，数据包处理系统中的两设备分别用于数据包的存储和转发，也即是实现了数据包存储和转发的分离。并且相比于单独使用一个设备进行数据包存储和转发，通过设备的增设可以扩展数据包处理系统的存储容量，即提高系统的数据包存储能力，从而降低丢包率。

可选地，当通信网络具体为5G通信网络时，第一设备和第二设备可以用于提供5G核心网的用户面功能，即用户面设备可以包括第一设备和第二设备。该用户面设备可以认为是5G核心网中表现为硬件形式的用户面功能网元（User Plane Function,简称UPF）。

基于上述存储转发分离架构的数据包处理系统，发明人还提出以下各实施例提供的数据包处理方法，用以提高数据包的读取和转发速度。本发明下述各实施例提供方法的工作过程概括来说可以是：用于指示服务数据包读取的控制数据包可以在第二设备内不断循环，随着控制数据包的不断循环第二设备可以不断从第一设备中读取服务数据包。其中，控制数据包的循环周期可以与服务数据包的读取周期相同。

基于上述描述，可以借助以下各实施例分别从流程和系统角度详细介绍数据包的处理过程。

图3为本发明实施例提供的一种数据包处理方法的流程图。本发明实施例提供的该方法可以由数据包处理系统中的第二设备执行。如图3所示，该方法可以包括如下步骤：

S101，接收用户终端对应的控制数据包，控制数据包至少一次从第二设备发出并且至少一次被第二设备接收。

第二设备可以接收UE对应的控制数据包。UE从空闲模式切换为连接模式时，可以由数据包处理系统中的相关设备生成该UE对应的控制数据包。

可选地，UE的模式可以由数据包处理系统中的第三设备进行监测。则第三设备可以监测到UE从连接模式切换至空闲模式，也可以监测到UE从空闲模式切换到连接模式。则当第三设备监测到UE从空闲模式切换到连接模式时，第三设备可以生成上述的控制数据包。

之后，在第二设备接收到控制数据包后，即可以开启该控制数据包的循环，该控制数据包可以在第二设备内进行至少一次循环。控制数据包的一轮循环可以是控制数据包由第二设备的发送接口发送出去，又由第二设备的接收接口被第二设备接收到。则控制数据包的接收次数与控制数据包的循环次数相同。

对于部署在5G通信网络中的数据包处理系统，可选地，第三设备可以用于提供5G核心网的控制面功能也即是控制面设备。该控制面设备可以认为是5G核心网中表现为硬件或软件形式的、与用户面设备有数据交互的控制面功能网元(Control Plane Function，简称CPF)。

S102，响应于控制数据包的任一次接收，从数据包处理系统中的第一设备读取用户终端对应的服务数据包，服务数据包对应于用户终端使用的目标服务。

在控制数据包的至少一次循环过程中，第二设备响应于控制数据包的任一次接收，都可以从第一设备中读取UE对应的一个服务数据包。其中，控制数据包的接收相当于第二设备读取服务数据包的触发条件。第二设备读取到的服务数据包对应于UE设备处于连接模式时使用的目标服务。这些数据包可以是UE处于空闲状态时数据服务器发送的。

随着控制数据包的多次循环，第二设备可以多次读取UE对应的服务数据包，直至将第一设备中存储的、该UE对应的服务数据包全部读取出来。当UE对应的服务数据包全部被第二设备读取后，可选地，第二设备可以停止控制数据包的循环，即停止由发送接口发送控制数据包。

由于控制数据包的循环是在第二设备内进行的，因此，控制数据包的循环周期可以很短，这也使得第二设备可以高频地从第一设备读取服务数据包。在实际中，循环周期可以为500ns，即第二设备可以每间隔500ns读取一个服务数据包。可见，当UE从空闲模式切换回连接模式时，借助在第二设备内循环的控制数据包，第二设备能够在很短时间内第一设备中UE对应的服务数据包读取完。

S103，转发服务数据包至用户终端。

对于每次读取到的服务数据包，第二设备还可以进一步将其转发至UE。可选地，第二设备在从第一设备读取服务数据包的同时，还可以一并从第一设备中读取该服务数据包的转发规则，并按照读取到的转发规则就进行转发。

本实施例中，响应于UE对应的控制数据包的任一次接收，第二设备可以从第一设备中读取该UE对应的服务数据包，并进一步将其进行转发至该U。由于控制数据包的循环周期较短，第二设备可以高频地接收到控制数据包，也可以高频地读取并转发UE对应的服务数据包，即提高了服务数据包的转发速度。另外，相比于通过软件方式实现数据包的读取和转发，上述方式是由表现为硬件的第二设备进行服务数据包的读取和转发的，数据包的处理无需中央处理器参与，这也能够降低数据包处理过程中设备的能耗。

另外，为了更简洁、清楚地描述图3所示实施例的技术效果，可以将图3所示实施例中提及的、在第一设备中存储有服务数据包的任一UE称为目标UE，而未在第一设备中存储服务数据包的UE可以称为其他UE。目标UE是从空闲模式切换至连接模式的，其他UE是一直处于连接模式的。则图3所示实施例提供的方法所能达到的技术效果还可以结合以下内容理解：

基于图2所示的数据包处理系统，图3所示实施例提供的方法中给出了第二设备从第一设备中读取服务数据包的第一种触发条件，即控制数据包的接收。

相比于第一种触发条件，发明人还发现第二种触发条件：接收到其他UE对应的服务数据包，即第二设备可以响应于其他UE对应的服务数据包的接收，从第一设备中读取目标UE对应的服务数据包。但使用这种触发条件时，目标UE对应的服务数据包的读取频率取决于第二设备接收其他UE对应的服务数据包的频率和/或数量，从而导致第二设备从第一设备读取目标UE对应的服务数据包的频率不可控，也就无法保证服务数据包的读取频率。

而在图3所示实施例提供的方法中，在目标UE切换回连接模式后生成的控制数据包可以自行进行循环，这使得第二设备读取目标UE对应的服务数据包不受其他UE的影响，使得服务数据包的读取频率可控。又由于控制数据包的循环周期较短，因此，第二设备还可以从第一设备中读取目标UE对应的服务数据包。

相比于前述两种触发条件，发明人还发现第三种触发条件：第二设备从第一设备中将前一个服务数据包读取出来，即第二设备在将前一个服务数据包读取完成后再开始读取下一个服务数据包。但使用这种触发条件，目标UE对应的服务数据包的读取频率取决于服务数据包的读取时间。该读取时间是指服务数据包从第一设备读取到第二设备所需的时间。这种跨设备读取数据包所需的时间通常较长，比如2μs，这也就大大降低第二设备读取服务数据包的频率。

而在图3所示实施例提供的方法中，由于控制数据包的循环周期远小于跨设备读取数据包所需的时间，因此，第二设备可以高频地读取UE对应的服务数据包，并进一步提高服务数据包的转发速度。

继续承接上述目标UE的叫法，在图3所示实施例中，第二设备可以在达到控制数据包的循环周期后即可从第一设备读取目标UE对应的服务数据包。则为了缩小第二设备读取服务数据包的周期即提高读取服务数据包的频率，可选地，还可以增加控制数据包的数量。

具体的，对于控制数据包的数量和服务数据包的读取频率之间的关系，当控制数据包为一个时，第二设备对服务数据包的读取周期可以与控制数据包的循环周期相同。当控制数据包为多个时，多个控制数据包可以依次按照发送周期不断从第二设备发送出去，其中，发送周期小于循环周期。此时，第二设备对服务数据包的读取周期可以与控制数据包的发送周期相同。

举例来说，当控制数据包为一个时，由于控制数据包的循环周期为500ns，则第二设备读取服务数据包的频率为1/500ns。当控制数据包为N个时，控制数据包的发送周期为50ns,则第二设备读取服务数据包的频率为1/50ns。其中，N大于1。在实际中，考虑到第二设备的带宽，发送周期的上限为5ns，则控制数据包数量的上限为100个。

对于控制数据包的数量增加，可选地，首先，在目标UE从空闲模式切换至连接模式后，第三设备可以生成控制数据包。接着，第二设备可以对第三设备生成的控制数据包进行镜像处理，以实现扩充控制数据包数量的效果。可见，对于数量增加的控制数据包，其实际上可以由不同的设备生成，则为了区分，可以将第三设备生成的控制数据包称为初始数据包，将第二设备经过镜像处理后得到的控制数据包称为镜像数据包。

在实际中，初始数据包和镜像数据包可以按照生成顺序依次在第二设备内部循环，即并且第二设备可以按照数据包的生成顺序依次接收初始数据包和镜像数据包。则第二设备从第一设备读取目标UE对应的服务数据包的过程存在以下阶段：第一阶段：第二设备第一次接收到初始数据包并第一次从第一设备中读取目标UE对应的服务数据包。第二阶段：第二设备后续接收镜像数据包或者初始数据包并继续从第一设备中读取目标UE对应的服务数据包。

对于第一阶段的执行过程可以结合图4理解。图4为本发明实施例提供的另一种数据包处理方法的流程图。如图4所示，该方法可以包括如下步骤：

S201，首次接收用户终端对应的初始数据包，初始数据包至少一次由第二设备的发送接口发送并且至少一次由第二设备的接收端口接收。

上述步骤S201的具体实现过程可以参见图3所示实施例中相关步骤的具体描述，在此不再赘述。

S202，响应于初始数据包的首次接收，确定第一设备中与用户终端对应的第一存储地址。

S203,从第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址。

S204, 从第二存储地址指向的第二存储空间中读取用户终端对应的服务数据包。

继续承接上述目标UE的叫法，第二设备响应于初始数据包的首次接收，在第一设备内确定与目标UE对应的第一存储地址。之后，第二设备可以从第一存储地址指向的第一存储空间中读取到第二存储地址。即第一存储地址指向的第一存储空间为第二存储地址的存储位置。接着，第二设备可以进一步从第二存储地址指向的第二存储空间中直接读取到目标UE对应的服务数据包。

可选地，初始数据包的结构可以如图5所示。该初始数据包可以包括目标UE的UEIP、目标UE对应的第一存储地址以及为构成最小长度的数据包所需的填充数据（padding）。实际中，UE IP的长度为32bits,第一存储地址的长度为64bits。初始数据包的最小长度为64bytes。

对于第一存储地址的确定过程，一种可选地方式，第二设备可以根据初始数据包中的目标UE的UE IP，在第一设备内预设地址段指向的存储空间中直接查找，以得到第一存储地址。其中，该预设地址段指向的存储空间中可以存储有不同UE各自的UE IP，这些UE都在第一设备中存储有各自对应的服务数据包。另一种可选地方式，第二设备也可以对初始数据包中的UE IP进行哈希计算，并将哈希计算结果作为第一存储地址，以直接从第一存储地址指向的第一存储空间内读取到目标UE对应的服务数据包在第一设备中的存储地址，即第二存储地址。相比于依次查找的方式，通过哈希计算可以直接找到目标UE对应的服务数据包的存储位置，从而进一步提高服务数据包的读取速度。

可选地，相比于磁盘，服务数据包具体可以存储在第一设备的缓存中。则第一存储空间中存储的第二存储地址即为目标UE对应的服务数据包在缓存中的位置。第一设备从缓存中读取服务数据包也可以提高数据包的读取速度。可选地，在目标UE处于空闲状态时，可以按照数据包的发送顺序依次将数据服务器发送服务数据包写入缓存中。

S205，转发服务数据包至用户终端。

上述步骤S205的具体实现过程可以参见图3所示实施例中相关步骤的具体描述，在此不再赘述。

本实施例中，第二设备可以响应于初始数据包的首次接收，可以先确定出第一存储地址，再从该第一存储地址指向的第一存储空间中读取服务数据包的在第一设备中的存储位置即第二存储地址，并最终从第二存储地址指向的第二存储空间中读取服务数据包，至此也即是完成了服务数据包的第一次读取。另外，本实施例中为详细描述的内容以及所能达到的技术效果均可以参见上述相关实施例中的相关描述，在此不再赘述。

可选地，图4所示实施例中得到的第一存储空间中存储的第二存储地址可以为一条目标记录包含在第一设备中维护的第一信息表中。该第一信息表还可以记录有接入通信网络中的、处于过空闲模式的不同UE各自对应的一条记录。

基于上述的第一信息表，通过哈希计算确定出第一存储地址也意味着确定出目标UE对应的目标记录。但考虑到哈希冲突，则在得到目标记录后，第二设备还可以进一步比对初始数据包和目标记录各自包含的UE IP是否相同。若二者各自包含的UE IP相同，则可以直接从第一存储空间中读取第二存储地址，并进一步从第二存储地址指向的第二存储空间中读取到服务数据包。通过上述UE IP的比对可以改善由于哈希计算错误导致确定出错误的第一存储地址。若二者各自包含的UE IP不同，表明出现哈希冲突，则第二设备可以发送初始数据包至数据包处理系统中的第四设备，以由第四设备响应于初始数据包的接收，开始转发目标UE对应的服务数据包。

在实际中，不同UE各自对应的服务数据包，其可以基于UE IP哈希计算结果写入第一设备或者第四设备，当然同一UE对应的服务数据包可以存储同一设备中。与上述读取过程类似的，在服务数据包的写入过程中也可以发生哈希冲突。并且当多个UE各自的UE IP发生哈希冲突时，各UE各自对应的服务数据包可以根据数据包的生成先后顺序分别写入第一设备和第四设备。即先生成的、未发生哈希冲突的UE对应的数据包服务包优先写入第一设备；后生成的、发生哈希冲突的UE对应的数据包服务包写入第四设备。

也正是由于上述服务数据包的写入顺序，使得目标UE对应的服务数据包可以存储于第一设备或者第四设备。当服务数据包存储于第一设备时，则可以由第二设备进行读取和转发，否则由第四设备转发。

相比于第二设备利用自身配置的ASIC实现服务数据包的转发，可选地，第四设备可以通过软件的方式实现服务数据包的读取和转发。可选地，当通信网络具体为5G通信网络时，系统中的第一设备、第二设备和第四设备可以用于提供5G核心网的用户面功能，即用户面设备可以包括这三个设备。

为了实现服务数据包读取的第二阶段，目标条记录除了包括服务数据包在第一设备中的第二存储地址，还可以包括以下字段：目标UE的UE IP、目标UE从空闲模式切换到连接模式时第一设备内存储的该目标UE对应的服务数据包的剩余数量。此时，第一信息表的结构具体可以如图6所示。基于目标记录中的内容，第二设备在执行图4所示实施例以完成服务数据包读取的第一阶段后，第二设备还可以对第一信息表进行更新。

可选地，在服务数据包读取的第二阶段中，为了进一步提高服务数据包的读取速度，第二设备在按照上述图4方式确定出目标UE对应的目标记录后，可选地，还可以将该目标记录存储到本地的第二信息表中。在进行后续服务数据包的读取过程中，第二设备则可以直接对本地的第二信息表进行更新，并根据更新后的数量和存储地址不断从第一设备中读取目标UE对应的服务数据包。

其中，第二信息表的结构可以与第一信息表相同。并且上述的两张信息表之间的关系可以解释为：第一信息表包括通信网络中处于空闲模式的UE对应的记录。第二信息表包括通信网络中从空闲模式切换到连接模式的UE对应的记录。

由于目标UE对应的服务数据包是按照数据服务器的发送先后顺序依次存储第一设备中相邻存储地址指向的存储空间中，并且每个服务数据包又具有相同的长度，则第一信息表或者第二信息表的更新过程可以描述为：响应于从第二存储空间第一次读取服务数据包，更新目标记录中的服务数据包数量，即将服务数据包的数量减一。同时再将目标记录中的第二存储地址后移预设字节，以得到第三存储地址，预设字节的长度等于读取的服务数据包的长度。

本实施例中，在服务数据包的后续读取过程中，将目标记录存储至第二设备本地能够减少从第一设备读取存储地址的次数，从而达到提高数据包读取速度的目的。

另外，在此信息表更新过程中，当达到控制数据包的发送周期时，第二设备还可以发送镜像数据包，并响应于镜像数据包的接收继续从第二设备中读取服务数据包也即是继续执行第二阶段。则对于服务数据包读取的第二阶段的执行过程可以结合图7理解。图7为本发明实施例提供的又一种数据包处理方法的流程图。如图7所示，该方法可以包括如下步骤：

S301，接收用户终端对应的任一镜像数据包，任一镜像数据包至少一次从第二设备的发出并且至少一次由第二设备接收。

上述步骤S301的具体实现过程可以参见图3所示实施例中相关步骤的具体描述，在此不再赘述。

S302，响应于任一镜像数据包的接收，读取目标记录中的第三存储地址。

S303,从第三存储地址指向的第三存储空间中读取服务数据包。

第二设备在上一次读取到服务数据包后，本地存储的目标记录已经发生更新，即目标记录包含的服务数据包的存储地址已经由之前的第二存储地址更新为第三存储地址，则在接收到任一镜像数据包后，第二设备可以再次从第三存储地址指向的第三存储空间中读取目标UE对应的服务数据包，此时也即是完成了服务数据包的第二次读取。

S304, 转发服务数据包。

上述步骤S304的具体实现过程可以参见图3所示实施例中相关步骤的具体描述，在此不再赘述。

可选地，第二设备每读取一次服务数据包，都可以执行一次上述的更新过程，以使第二设备可以继续从后移的存储地址指向的存储空间读取服务数据包，直到数据包数量减为零。此时表明第二设备已经将第一设备中目标UE对应的服务数据包全部读取完成，则第二设备停止发送初始数据包和镜像数据包，即镜像数据包和初始数据包同时停止在第二设备中的循环。

本实施例中，在图4所述实施例之后，第二设备还可以接收到镜像数据包。第二设备可以响应于镜像数据包的接收，进一步从第一设备中再次读取目标UE对应的服务数据包，也即是完成服务数据包的第二次读取。按照图8所示方式第二设备可以继续读取目标UE对应的服务数据包，直至服务数据包全部读取完毕，则镜像数据包和初始数据也停止在第二设备中的循环。

另外，本实施例中为详细描述的内容以及所能达到的技术效果均可以参见上述相关实施例中的相关描述，在此不再赘述。

可选地，本发明各实施例中第二设备所要读取的服务数据包的结构还可以如图8所示。如图8所示，服务数据包可以包括数据和数据长度两部分。其中，数据的长度反映的是整个服务数据包中有用的待转发数据的长度。而在实际中，数据包的长度作为也要满足要求，则当待转发数据的长度不够时还可以在预设位置用填充数据（padding）进行填充，以使由数据长度、待转发数据和填充数据共同构成的数据包的长度满足要求。其中，填充数据可以填充在待转发数据之前或者之后。

在服务数据包读取的第一阶段中，对于从第二存储空间读取服务数据包，第二设备可以根据第二存储空间中存储的数据长度确定服务数据包中的填充数据，然后从第二存储空间中读取除填充数据之外的待转发数据。

并且需要说明的有，上述只是以第一阶段为例对数据包读取的过程进行说明，但实际中，每次服务数据包读取都可以存在上述过程。

本实施例中，当服务数据包存在填充数据时，第二设备可以根据服务数据包中的数据包长度确定当前的服务数据包中是否存在填充数据。若存在填充数据，则第二设备可以按照数据包长度只从第一设备中读取服务数据包中的待转发数据而不读取填充数据，从而可以提高数据包的读取速度，减少因读取无用的填充数据而造成的读取时间延长。

上述各实施例中第二设备读取服务数据包的过程还可以结合图9理解。图9中的第三设备位于5G核心网的控制面，第一设备、第二设备和第四设备均位于5G核心网的用户面。并且容易理解的，图9中③、④以及③’、④’是两种并列的情况，即从未发生哈希冲突而从第一设备读取服务数据包时执行③、④；发生哈希冲突而从第四设备读取服务数据包时执行③’、④’。

在上述各方法实施例的基础上，下面还可以从系统的角度说明数据的处理过程。在图2所示的数据包处理系统中，第一设备可以存储UE对应的服务数据包，该服务数据包对应于UE使用的目标服务。第二设备用于接收UE对应的控制数据包，其中，控制数据包至少一次从第二设备发出并且至少一次被第二设备接收。响应于控制数据包的任一次接收，从数据包处理系统中的第一设备读取用户终端对应的服务数据包，转发服务数据包至UE。

另外，本实施例中，第一设备和第二设备的具体工作过程以及所能达到的技术效果均可以参见上述相关实施例中的相关描述，在此不再赘述。

则图10为本发明实施例提供的另一种数据包处理系统的结构示意图。在图2的基础上，如图10所示，该系统还可以包括第三设备和第四设备。

根据上述方法实施例中的描述可知，UE对应的服务数据包的读取可以分为第一阶段和第二阶段，则不同阶段的读取过程可以参见上述相关实施例中描述，在此不再赘述。

在第一阶段中使用到的初始数据包，可以由第三设备在监测到UE从空闲模式切换到连接模式时生成。在第二阶段中使用到的镜像数据包，可以由第二设备对第三设备生成的初始数据包进行镜像处理后得到。

在第一阶段时，在第二设备可以通过哈希计算确定第一存储地址后，若该第一存储地址指向的第一存储空间中存储的UE IP与初始数据包中的UE IP相同，则从第一存储空间中读取服务数据包的存储地址。否则发送初始数据包至第四设备，以由第四设备通过哈希计算的方式确定服务数据包的存储地址并读取。类似的，在第二阶段时也可以通过判断存储空间中存储的UE IP和镜像数据包中的UE IP是否相同，来确定是从第一设备或者第四设备中读取UE对应的服务数据包。

可选地，当数据包处理系统具体部署在5G通信网络中时，第一设备、第二设备、第四设备用于提供通信网络中核心网的用户面功能，第三设备用于提供核心网的控制面功能。

本实施例中未详细描述的内容以及所能实现的技术效果可以参见上述各实施例中的相关描述，在此不再赘述。

下面可以以部署在5G通信网络中的数据包处理系统为例，对上述各实施例提供的方法和系统的具体实现过程进行描述。下述过程也可以结合图11理解。

部署在5G通信网络中的数据包处理系统可以如图11所示，该系统中第一设备可以为外部服务器，存储有UE对应的服务数据包。

第二设备具体可以表现为设置有可编程ASIC的交换机，该交换机用于服务数据包的读取的转发。第四设备也用于服务数据包的转发，但与第二设备不同的是，第四设备是通过软件的形式实现数据包的转发。上述设备共同用于提供5G核心网中的用户面功能即可以认为是UPF网元。系统中的第三设备用于提供5G核心网中的控制面功能，即第三设备可以认为是硬件形式的控制面功能网元。

用户的智能手机可以认为是上述各实施例中提及的目标UE，智能手机在处于连接模式时，5G通信网络中数据服务器发送的包含即时通信消息的服务数据包可以实时发送给交换机，并由交换机转发给智能手机。而当即时通信服务使用一段时间后智能手机处于黑屏状态时或者智能手机在使用即时通信服务的过程中发生移动以导致接入基站发生变化时，智能手机则可以从连接模式切换到空闲模式。在处于空闲模式的时间段内需要发送给智能手机的服务数据包可以被缓存到外部服务器中。当智能手机从空闲模式重新切换回连接模式，比如用户重新启动智能手机上安装的即使通信应用程序时，第三设备则会监测到智能手机发生的模式切换，以生成初始数据包。

进一步地，交换机还可以生成镜像数据包。则初始数据包和镜像数据包可以作为控制数据包在交换机内进行循环，每一轮循环都交换机都可以从外部服务器中读取服务数据包，直至将智能手机处于空闲模式的时间段内缓存在外部服务器上的数据包全部读取完毕，此时智能手机也即是可以得到在空闲模式时服务器发送的包含即时通信消息的数据包。

其中，第二设备对服务数据包的读取和转发的过程具体可以结合上述各实施例中的文字描述以及图9理解，在此不再赘述。

以下将详细描述本发明的一个或多个实施例的数据包处理装置。本领域技术人员可以理解，这些数据包处理装置均可使用市售的硬件组件通过本方案所教导的步骤进行配置来构成。

图12为本发明实施例提供的一种数据包处理装置的结构示意图，如图12所示，该装置包括：

接收模块11，用于接收用户终端对应的控制数据包，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收。

读取模块12，用于响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务。

转发模块13，用于转发所述服务数据包至所述用户终端

其中，所述数据包处理系统部署于通信网络中，所述第一设备和所述第二设备用于提供所述通信网络中核心网的用户面功能，所述第二设备包括所述通信网络中的交换机，所述用户终端接入所述通信网络。

可选地，所述镜像处理模块14，用于对所述用户终端对应的初始数据包进行镜像处理，以得到至少一个镜像数据包，其中，所述数据包处理系统中的第三设备在所述用户终端由空闲模式切换至连接模式时生成所述初始数据包，所述第三设备提供所述核心网的控制面功能。

所述接收模块11，用于接收所述初始数据包或者任一镜像数据包。

可选地，所述读取模块12，用于响应于所述初始数据包的首次接收，确定所述第一设备与所述用户终端对应的第一存储地址；从所述第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址；从所述第二存储地址指向的第二存储空间中读取所述用户终端对应的服务数据包。

可选地，所述读取模块12，用于对所述用户设备的网络地址进行哈希计算，将哈希计算结果确定为所述第一存储地址；若所述第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址相同，则从所述第一存储空间中读取第二存储地址。

所述装置还包括：发送模块15，用于若所述第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址不相同，则发送所述初始数据包至所述数据包处理系统中的第四设备，以由所述第四设备转发所述用户终端对应的服务数据包。

可选地，所述读取模块12，用于根据所述第二存储空间中存储的数据长度，确定所述第二存储空间中存储的填充数据；读取所述第二存储空间中除所述填充数据之外的待转发数据。

可选地，所述读取模块12，用于将所述第一存储空间存储的目标记录存储至所述第二设备中的第二信息表，其中，所述目标记录包含在所述第一设备的第一信息表中，所述第一信息表包括所述通信网络中处于空闲模式的用户终端对应的记录，所述第二信息表包括所述通信网络中从空闲模式切换到连接模式的用户终端对应的记录；读取所述目标记录中包含的所述第二存储地址。

可选地，所述数据更新模块16，用于响应于从所述第二存储空间读取所述服务数据包，更新所述目标记录中的服务数据包数量；将所述目标记录中的第二存储地址后移预设字节，以得到第三存储地址，所述预设字节的长度等于读取的所述服务数据包的长度。

可选地，所述读取模块12，用于响应于所述任一镜像数据包的接收，读取所述目标记录中的所述第三存储地址；从所述第三存储地址指向的第三存储空间中读取所述用户终端对应的所述服务数据包。

可选地，所述装置还包括：控制模块17，用于若所述目标记录中的服务数据包数量为零，则停止发送所述初始数据包和所述镜像数据包。

图11所示装置可以执行图1至图9所示实施例的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图1至图9所示实施例的相关说明。该技术方案的执行过程和技术效果参见图1至图9所示实施例中的描述，在此不再赘述。

在一个可能的设计中，上述各实施例提供的数据包处理方法可以应用在一电子设备中，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器21和存储器22。其中，存储器22用于存储支持该电子设备执行上述图1~图9所示实施例中提供的数据包处理方法的程序，处理器21被配置为用于执行存储器22中存储的程序。

程序包括一条或多条计算机指令，其中，一条或多条计算机指令被处理器21执行时能够实现如下步骤：

接收用户终端对应的控制数据包，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；

响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

转发所述服务数据包至所述用户终端可选地，处理器21还用于执行前述图1~图8所示实施例中的全部或部分步骤。

其中，电子设备的结构中还可以包括通信接口23，用于该电子设备与其他设备或通信系统通信。

另外，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存上述电子设备所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述图1~图9所示的数据包处理方法所涉及的程序。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种数据包处理方法，其特征在于，应用于数据包处理系统中的第二设备，包括：

接收用户终端对应的控制数据包，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；

响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

转发所述服务数据包至所述用户终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包处理系统部署于通信网络中，所述第一设备和所述第二设备用于提供所述通信网络中核心网的用户面功能，所述第二设备包括所述通信网络中的交换机，所述用户终端接入所述通信网络。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述用户终端对应的初始数据包进行镜像处理，以得到至少一个镜像数据包，其中，所述数据包处理系统中的第三设备在所述用户终端由空闲模式切换至连接模式时生成所述初始数据包，所述第三设备提供所述核心网的控制面功能；

所述接收用户终端对应的控制数据包，包括：

接收所述初始数据包或者任一镜像数据包。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包，包括：

响应于所述初始数据包的首次接收，确定所述第一设备与所述用户终端对应的第一存储地址；

从所述第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址；

从所述第二存储地址指向的第二存储空间中读取所述用户终端对应的服务数据包。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址，包括：

若所述第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址相同，则从所述第一存储空间中读取第二存储地址；

所述方法还包括：

若所述第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址不相同，则发送所述初始数据包至所述数据包处理系统中的第四设备，以由所述第四设备转发所述用户终端对应的服务数据包。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述第二存储地址指向的第二存储空间中读取所述用户终端对应的服务数据包，包括：

根据所述第二存储空间中存储的数据长度，确定所述第二存储空间中存储的填充数据；

读取所述第二存储空间中除所述填充数据之外的待转发数据。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址，包括：

将所述第一存储空间存储的目标记录存储至所述第二设备中的第二信息表，其中，所述目标记录包含在所述第一设备的第一信息表中，所述第一信息表包括所述通信网络中处于空闲模式的用户终端对应的记录，所述第二信息表包括所述通信网络中从空闲模式切换到连接模式的用户终端对应的记录；

读取所述目标记录中包含的所述第二存储地址。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应于从所述第二存储空间读取所述服务数据包，更新所述目标记录中的服务数据包数量；

将所述目标记录中的第二存储地址后移预设长度，以得到第三存储地址，所述预设长度等于读取的所述服务数据包的长度。

9.一种数据包处理系统，其特征在于，包括：第一设备和第二设备；

所述第一设备，用于存储用户终端对应的服务数据包，所述服务数据包对应于所述用户终端使用的目标服务；

所述第二设备，用于接收所述用户终端对应的控制数据包，其中，所述控制数据包至少一次从所述第二设备发出并且至少一次被所述第二设备接收；

响应于所述控制数据包的任一次接收，从所述数据包处理系统中的第一设备读取所述用户终端对应的服务数据包；

转发所述服务数据包至所述用户终端。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第三设备，用于在所述用户终端由空闲模式切换至连接模式时生成初始数据包；

所述第二设备，用于对所述初始数据包进行镜像处理，以得到至少一个镜像数据包；接收所述初始数据包或者任一镜像数据包。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第四设备；

所述第二设备，用于响应于所述控制数据包的任一次接收，确定所述第一设备与所述用户终端对应的第一存储地址；若所述第一存储地址指向的第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址相同，则从所述第一存储空间中读取第二存储地址；若所述第一存储空间中存储的所述用户终端的网络地址与所述初始数据包中的网络地址不相同，则发送所述初始数据包至所述第四设备；

所述第四设备，用于确定与所述用户终端对应的第一存储地址；从所述第一存储地址指向的第一存储空间中读取第二存储地址；从所述第二存储地址指向的第二存储空间中读取所述用户终端对应的所述服务数据包；转发所述服务数据包。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据包处理系统部署于通信网络中，所述用户终端接入所述通信网络，所述第一设备、所述第二设备和第四设备用于提供所述通信网络中核心网的用户面功能，第三设备用于提供所述核心网的控制面功能。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器；其中，所述存储器上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1~8中任一项所述的数据包处理方法。

14.一种非暂时性机器可读存储介质，其特征在于，所述非暂时性机器可读存储介质上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1~8中任一项所述的数据包处理方法。