專利名稱：一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其涉及無線互聯(lián)網(wǎng)中的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。
背景技術(shù)：
據(jù)CNNNIC(中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心)發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，2009年底國(guó)內(nèi)手 機(jī)上網(wǎng)用戶是3072萬，2010年6月手機(jī)上網(wǎng)用戶則已經(jīng)達(dá)到4914萬，占整體網(wǎng)民比重的 11.7%。由此可見，我國(guó)手機(jī)上網(wǎng)用戶龐大且手機(jī)上網(wǎng)用戶數(shù)量將持續(xù)高速發(fā)展。電信運(yùn)營(yíng)商以及各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司為了應(yīng)對(duì)快速發(fā)展的無線互聯(lián)網(wǎng)，急需將現(xiàn)有的 固網(wǎng)設(shè)備快速無縫遷入到無線互聯(lián)網(wǎng)中。以DPI設(shè)備為例，DPI設(shè)備用于對(duì)網(wǎng)內(nèi)用戶的流量進(jìn)行監(jiān)控、管理和審計(jì)，其必須 以用戶真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量為輸入進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，而無線互聯(lián)網(wǎng)如GPRS核心網(wǎng)絡(luò)中Gn鏈路流 量是以GTP協(xié)議為承載層，其將用戶真實(shí)流量封裝在GTP-U報(bào)文中。因此，如果將固網(wǎng)DPI 設(shè)備直接部署在Gn鏈路中，對(duì)DPI設(shè)備來說，應(yīng)用層為被封裝的用戶IP報(bào)文，無法進(jìn)行正 常的業(yè)務(wù)處理。為解決這種情況，需要對(duì)DPI特征庫進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)或?qū)I(yè)務(wù)代碼進(jìn)行大 量修改以適配隧道報(bào)文，研發(fā)成本高且效率低。此外，隨著多核技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都采用多核架構(gòu)來提 高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，并已獲取了系統(tǒng)性能的飛躍。然而，由于報(bào)文分發(fā)和業(yè)務(wù)處理各自 獨(dú)立，因此在提高并發(fā)處理能力的同時(shí)也引入了對(duì)共享資源的競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致系統(tǒng)性能出現(xiàn)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能解決以上問題的基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法及設(shè)備。在第一方面，本發(fā)明提供了一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法。該方法首先獲取 互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包；然后在該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，以得到 IP數(shù)據(jù)包；然后再采用哈希算法對(duì)該IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算，再根據(jù)得到的哈希 值及其哈希表大小、該多核CPU中CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)CPU，然后將該哈希值標(biāo)記至該 IP數(shù)據(jù)包中，再將該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述CPU中。在第二方面，本發(fā)明提供了一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括以下 模塊獲取互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)包的模塊；在該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解 封裝，以得到IP數(shù)據(jù)包的模塊；以及采用哈希算法對(duì)該IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算， 并將得到的哈希值及其哈希表大小、該多核CPU中CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)CPU，再將該哈希 值標(biāo)記至該IP數(shù)據(jù)包中，然后將該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述CPU中的模塊。本發(fā)明通過對(duì)隧道鏈路中的報(bào)文進(jìn)行預(yù)處理，在報(bào)文分發(fā)階段將隧道報(bào)文進(jìn)行解 封裝后分發(fā)給業(yè)務(wù)處理模塊，在業(yè)務(wù)處理處屏蔽隧道報(bào)文和普通IP報(bào)文的差異，從而避免 了特征庫以及適配隧道鏈路業(yè)務(wù)的新開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了固網(wǎng)設(shè)備接入點(diǎn)無關(guān)特性，提高了固網(wǎng) 設(shè)備在無線互聯(lián)網(wǎng)中的利用率。
并且本發(fā)明通過在報(bào)文分發(fā)階段將哈希表按CPU數(shù)量進(jìn)行均勻分配，從根本上將 共享資源對(duì)每個(gè)CPU本地化，實(shí)現(xiàn)了共享資源的免鎖設(shè)計(jì)，最大化的發(fā)揮了并發(fā)計(jì)算的優(yōu) 勢(shì)，提高了系統(tǒng)的整體性能。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，效果明顯，對(duì)復(fù)用已有產(chǎn)品和加快開發(fā)隧道鏈路的新產(chǎn)品以及 提高網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部署靈活性具有重要意義，并且本發(fā)明避免了共享資源競(jìng)爭(zhēng)所導(dǎo)致的性能損 耗，對(duì)多核網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)性能有很大提高。



下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)位置示意圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)位置示意圖。該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 110獲取來自互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包，并判定該數(shù)據(jù)包是否來自無線互聯(lián)網(wǎng)，若該數(shù)據(jù)包來自無 線互聯(lián)網(wǎng)，則對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，以便該數(shù)據(jù)包能夠應(yīng)用于業(yè)務(wù)模塊130中，而后再將該 處理后的數(shù)據(jù)包均勻分發(fā)至多核CPU 120中。其中，該業(yè)務(wù)模塊130為固網(wǎng)中的任意一種 網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備，如DPI業(yè)務(wù)等，其用于完成各種業(yè)務(wù)處理功能，如流量識(shí)別監(jiān)控等。需要說明的是，該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備110也可以獲取來自固網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包，方法是通 過判定其接收到的數(shù)據(jù)包是否為隧道鏈路數(shù)據(jù)包從而判定其接收到的數(shù)據(jù)包來自無線互 聯(lián)網(wǎng)或固網(wǎng)。該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備110如何處理來自無線互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，使其能夠應(yīng)用于業(yè)務(wù)模 塊130中，以及如何使數(shù)據(jù)包均勻分發(fā)至多核CPU120中，將通過以下內(nèi)容中得到詳細(xì)闡述。圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)示意圖。在步驟210，獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包。一個(gè)例子中，獲取Gn鏈路中的數(shù)據(jù)包。在步驟220，判定該數(shù)據(jù)包是否為隧道鏈路數(shù)據(jù)包，若該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù) 包，則執(zhí)行步驟230 ；若該數(shù)據(jù)包不是隧道鏈路數(shù)據(jù)包，則該數(shù)據(jù)包為IP數(shù)據(jù)包，因此直接 執(zhí)行步驟240。一個(gè)例子中，該隧道鏈路數(shù)據(jù)包為GTP、VPN數(shù)據(jù)包。在步驟230，對(duì)接收到的隧道鏈路數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，從而得到IP數(shù)據(jù)包，即IP報(bào) 文，該IP報(bào)文是反映用戶真實(shí)流量的報(bào)文。在步驟240，通過HASH算法(哈希算法)將該IP報(bào)文均勻分發(fā)到多核CPU中的 各CPU中，使共享資源本地化，以便實(shí)現(xiàn)共享資源的免鎖設(shè)計(jì)。下面詳細(xì)闡述IP報(bào)文分發(fā) 方法。首先，設(shè)定該多核CPU中CPU數(shù)量為n，再將哈希算法中的哈希表平均分成η個(gè)區(qū) 間，并使每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)多核CPU中的一個(gè)CPU。然后，采用哈希算法對(duì)該接收到的IP報(bào)文的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算，從而得到該IP 報(bào)文的哈希值。其中，所述五元組包括該IP報(bào)文的源IP、目的IP、源端口、目的端口、傳輸 層協(xié)議，且該傳輸層協(xié)議包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、ICMP協(xié)議等。
然后根據(jù)所得到的哈希值及其哈希表大小、CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)的CPU，再將該哈希值標(biāo)記至該IP報(bào)文中，并將該已標(biāo)記哈希值的IP報(bào)文發(fā)送至所得到的CPU中。一個(gè)例子中，根據(jù)CPU數(shù)量n，將哈希表平均分成η個(gè)區(qū)間，且每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè) CPU，然后根據(jù)該得到的哈希值，判定該哈希值所落η個(gè)區(qū)間中的具體區(qū)間，從而得到該哈 希值所對(duì)應(yīng)CPU，即得到該IP報(bào)文所對(duì)應(yīng)CPU。舉例如，該IP報(bào)文的哈希值為65391，CPU數(shù)量為32，哈希表大小為209251，由于 CPU數(shù)量為32，因此該哈希表可被均勻分為32個(gè)區(qū)間；根據(jù)計(jì)算可知，每個(gè)區(qū)間大小近似為 6539，因此哈希值65391落在該哈希表的第9個(gè)區(qū)間中，則該IP報(bào)文對(duì)應(yīng)的區(qū)間為9，即該 IP報(bào)文對(duì)應(yīng)的CPU為CPU9 ；因此在該IP報(bào)文上標(biāo)記其哈希值為65391，再將該已標(biāo)記哈希 值為65391的IP報(bào)文發(fā)送至第9個(gè)CPU中。最后，該CPU(如第9個(gè)CPU)接收該已標(biāo)記哈希值的IP報(bào)文，并根據(jù)具體的業(yè)務(wù) 模塊對(duì)該IP報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)業(yè)務(wù)處理，如網(wǎng)絡(luò)流控、內(nèi)容審計(jì)等業(yè)務(wù)處理。由于該IP報(bào)文已 經(jīng)被標(biāo)記了哈希值，因此在業(yè)務(wù)處理過程中，CPU無需再進(jìn)行哈希算法，直接取該IP報(bào)文中 的哈希值進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算和處理即可。由此可見，本實(shí)施例通過對(duì)隧道報(bào)文的解封裝保證了哈希桶分布的均勻性，在IP 報(bào)文分發(fā)階段結(jié)合CPU數(shù)量分發(fā)IP報(bào)文到不同的CPU中，使每個(gè)CPU獨(dú)占自己的哈希桶位， 實(shí)現(xiàn)了哈希表資源對(duì)每個(gè)CPU的本地化，從而避免了不同CPU對(duì)哈希桶資源的競(jìng)爭(zhēng)，起到了 共享資源免鎖設(shè)計(jì)。顯而易見，在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本發(fā)明可以 有許多變化。因此，所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求 書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，包括步驟a，獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包；步驟b，在該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，以得到IP數(shù)據(jù)包；步驟c，采用哈希算法對(duì)該IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算，再根據(jù)得到的哈希值及其哈希表大小、該多核CPU中CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)的CPU，然后將該哈希值標(biāo)記至該IP數(shù)據(jù)包中，再將該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述CPU中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟c之 后包括步驟d，所述CPU接收該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包，并根據(jù)具體業(yè)務(wù)模塊對(duì)該IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行 相應(yīng)業(yè)務(wù)處理。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)模 塊為DPI業(yè)務(wù)，所述業(yè)務(wù)處理為流量識(shí)別監(jiān)控、管理和審計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，在所述步驟a 之后步驟b之前包括步驟e，判定來自互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包是否為隧道鏈路數(shù)據(jù)包，若該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù) 據(jù)包，則執(zhí)行步驟b，否則直接執(zhí)行步驟C。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，將所述哈希 算法中哈希表分成η個(gè)區(qū)間，且該η為該多核CPU中CPU數(shù)量，并使每個(gè)區(qū)間與該多核CPU 中的每一 CPU相對(duì)應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述五元組 包括該IP報(bào)文的源IP、目的IP、源端口、目的端口、傳輸層協(xié)議。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述步驟c中 將該哈希值標(biāo)記至該IP數(shù)據(jù)包中，是將該哈希值作為哈希桶標(biāo)記至IP數(shù)據(jù)包中。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟c中計(jì)算 得到CPU的方法為，根據(jù)該多核CPU中CPU數(shù)量n，將所述哈希表平均分成η個(gè)區(qū)間，且每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè) CPU,然后根據(jù)所述哈希值，判定該哈希值所落區(qū)間，從而得到該IP數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)CPU。
9.一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括獲取互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)包的模塊；在該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，以得到IP數(shù)據(jù)包的模塊；采用哈希算法對(duì)該IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算，并根據(jù)得到的哈希值及其哈希 表大小、該多核CPU中CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)CPU，再將該哈希值標(biāo)記至該IP數(shù)據(jù)包中，然 后將該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述CPU中的模塊。
10.如權(quán)利要求8所述的一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)該 多核CPU中CPU數(shù)量n，將所述哈希表平均分成η個(gè)區(qū)間，且每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，然后根 據(jù)所述哈希值，判定該哈希值所落區(qū)間，從而得到該IP數(shù)據(jù)包所對(duì)應(yīng)CPU的模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于多核構(gòu)架的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法及系統(tǒng)。本發(fā)明首先獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包；然后在該數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行解封裝，以得到IP數(shù)據(jù)包；然后再采用哈希算法對(duì)該IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希運(yùn)算，并根據(jù)得到的哈希值及其哈希表大小、該多核CPU中CPU數(shù)量，計(jì)算得到相應(yīng)CPU，然后將該哈希值標(biāo)記至該IP數(shù)據(jù)包中，再將該已標(biāo)記的IP數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述CPU中。本發(fā)明提高了固網(wǎng)設(shè)備在無線互聯(lián)網(wǎng)中的利用率，實(shí)現(xiàn)了共享資源的免鎖設(shè)計(jì)，其能夠應(yīng)用于無線互聯(lián)網(wǎng)中。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101964749SQ20101028966
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者劉鵬飛, 陳鑫 申請(qǐng)人:北京網(wǎng)康科技有限公司