專利名稱：多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保續(xù)的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保續(xù)的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法。涉及專利分類號(hào)中H04電通信技術(shù)H04L數(shù)字信息的傳輸，例如電報(bào)通信H04L12/00數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)H04L12/54存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換系統(tǒng)H04L12/56分組交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展，各種新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)目不斷攀升。與此同時(shí)，Everything over IP的思想推動(dòng)了各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)向互聯(lián)網(wǎng)的融合,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為各種通信基礎(chǔ)設(shè)施的同一平臺(tái)，承載業(yè)務(wù)越來(lái)越多。新興業(yè)務(wù)迅猛增長(zhǎng)導(dǎo)致了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求越來(lái)越大，但僅僅依靠網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的增加無(wú)法從根本上解決網(wǎng)絡(luò)資源需求的問題。另一方面網(wǎng)絡(luò)資源利用率在空間分布上的不均衡造成全網(wǎng)范圍內(nèi)的貸款使用效率更加抵消。在局部網(wǎng)絡(luò)資源鏈路成為人點(diǎn)鏈路的同時(shí)，還有大量鏈路產(chǎn)期處于空閑狀態(tài)。通過分析發(fā)現(xiàn)單下一跳最有路徑數(shù)據(jù)傳輸時(shí)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源利用不均衡、產(chǎn)生局部擁塞的重要根源。

多路徑并行數(shù)據(jù)傳輸允許多條路徑參與數(shù)據(jù)的傳送，有效聚合了網(wǎng)絡(luò)帶寬，最終使得網(wǎng)絡(luò)中各鏈路資源利用率趨于均衡，減少網(wǎng)絡(luò)擁塞放生的概率，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可用性。當(dāng)前多路徑路由算法按其協(xié)議類型主要分為兩類一、基于鏈路狀態(tài)ECMP算法將報(bào)文路由到想的代價(jià)的多條路徑上，MPA算法進(jìn)找到滿足條件的五環(huán)路由的一個(gè)子集，MPDA/QMPDA考慮了拓?fù)渥兓玩溌饭收系那闆r二、基于距離矢量的DSPA用于減小傳輸時(shí)延,CRA用于最大化吞吐量,MDVA使用了DBF算法，MPATH使用了距離響亮算法并結(jié)合倒數(shù)第二條確認(rèn)機(jī)制。上述提到的多路徑路由是從端到端的數(shù)據(jù)傳輸角度來(lái)講的，端到端之間建立了多條路由；而多下一跳路由是從單個(gè)路由節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸來(lái)講的，每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)通過多個(gè)下一跳路徑傳輸數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上問題的提出，本發(fā)明提出了一種多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，具有如下步驟S100.獲取業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行TCP流和UDP流分類；在SDRAM中建立業(yè)務(wù)流流
管理表項(xiàng)；S200.對(duì)TCP流進(jìn)行逐包解析，得出每個(gè)包的至少包含五元組和TCP標(biāo)志的信息；記錄該包的到達(dá)時(shí)間；S300.對(duì)所述TCP流的報(bào)文數(shù)據(jù)的五元組擴(kuò)展成128位帶入編碼器進(jìn)行Hash計(jì)算，得出當(dāng)前TCP流的流ID ；S400.根據(jù)步驟S300中得出的當(dāng)前業(yè)務(wù)流的流ID，在流管理表中進(jìn)行匹配查找判定當(dāng)前流ID是否有效；S500.若當(dāng)前流ID有效，則進(jìn)一步比對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)流的五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息S500a.若相等，表示命中，將業(yè)務(wù)流按業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)中的路徑信息轉(zhuǎn)發(fā)輸出；S500b.若不相等，表示未命中，按下一流號(hào)在SDRAM中繼續(xù)尋址，直到五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息一致為止；S600.若當(dāng)前流號(hào)無(wú)效，則選擇當(dāng)前負(fù)載最輕的鏈路輸出當(dāng)前業(yè)務(wù)流。所述流管理表項(xiàng)中至少包含流五元組、路徑、。下一流號(hào)地址和有效位四個(gè)屬性空間，對(duì)經(jīng)過的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行上述四個(gè)屬性的記錄。所述流管理表項(xiàng)中存儲(chǔ)的每一條表項(xiàng)均有一個(gè)生存周期當(dāng)任意表項(xiàng)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到生存周期時(shí)，將該表項(xiàng)有效位清零。
·
所述步驟S300具體算法如下已知序列P的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為A[31:0]，8比特序列Q([q7，q6, ...qO])的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為Y[31:0]，而序列A[31:24]的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為X[31:0]；則拓展序列{P,Q}的 CRC32 哈希運(yùn)算的結(jié)果為{Y[31:24]+X[31:24]+A[23:16],Y[23:16]+X[23:16]+A[15:8], Y[15:8]+X[15:8]+A[7:0], Y[7:0]+X[7:0]}；上式中的符號(hào)“ + ”表示模2運(yùn)算，符號(hào){，}表示將兩個(gè)序列鏈接起來(lái)；進(jìn)行匹配查找。所述步驟S600中，路徑的選擇計(jì)算由FPGA內(nèi)的distributed ram承擔(dān)。所述步驟S600還包括S601.將TCP報(bào)文數(shù)據(jù)流表項(xiàng)寫入當(dāng)前SDRAM的位置，將其有效位置為O。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所公開的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保續(xù)的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，為保證報(bào)文的順序到達(dá)，采用了基于流的調(diào)度機(jī)制，為了快速查找流，采用hash存儲(chǔ)，為減少運(yùn)算時(shí)間，充分利用FPGA，采用了 128位并行CRC32級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的hash運(yùn)算。


為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施提供系統(tǒng)模塊圖圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于流保序的多下一均路由均衡處理流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的SDAM表項(xiàng)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的128位并行CRC32級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)編碼器圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的端口 /鏈路負(fù)載統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)；
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述如圖1-圖5所示一種多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，具有如下步驟S100.獲取業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行TCP流和UDP流分類；在DDRII SDRAM中建立業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)；所述業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)中至少包含流五元組、路徑、。下一流號(hào)地址和有效位四個(gè)屬性空間，對(duì)經(jīng)過的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行上述四個(gè)屬性的記錄。進(jìn)一步的，所述流管理表項(xiàng)中存儲(chǔ)的每一條表項(xiàng)均有一個(gè)生存周期當(dāng)任意表項(xiàng)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到生存周期時(shí)，將該表項(xiàng)有效位清零。S200.對(duì)TCP流進(jìn)行逐包解析，得出每個(gè)包的至少包含五元組和TCP標(biāo)志；記錄該包的到達(dá)時(shí)間。S300.對(duì)所述TCP流的報(bào)文數(shù)據(jù)的五元組擴(kuò)展成128位帶入編碼器進(jìn)行Hash計(jì)算，得出流ID。對(duì)于五元組信息進(jìn)行128位CRC計(jì)算，128位CRC計(jì)算可在8位并行CRC32編碼器基礎(chǔ)上擴(kuò)展，得到報(bào)文流ID，hash運(yùn)算基于FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA采用的是Xilinx[104]XC5VLX110 ；擴(kuò)展算法如下已知序列P的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為A[31:0]，8比特序列Q([q7，q6，…qO])的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為Y [31:0]，而序列A[31:24]的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為X[31:0]。那么拓展序列{P，Q}的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為{Y[31:24]+X[31:24]+A[23:16], Y[23:16]+X[23:16]+A[15:8], Y[15:8]+X[15:8]+A[7:0],Y[7:0]+X[7:0]}。上式中的符號(hào)“ + ”表示模2運(yùn)算，符號(hào){，}表示將兩個(gè)序列鏈接起來(lái)；進(jìn)行匹配查找。 S400.根據(jù)步驟S300中得出的當(dāng)前業(yè)務(wù)流的流ID，在流管理表中進(jìn)行匹配查找找到DDRII SDRAM中存儲(chǔ)的流表項(xiàng)，如圖2所示，在DDRII SDRAM芯片中，DDRII選用的是MT16HTF51264HZ，容量為 4GB。S500.若當(dāng)前流ID有效，查找的過程中，先看所述業(yè)務(wù)流表項(xiàng)的有效位指示，若為“1”，表示有效。然后進(jìn)一步比對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)流的五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信肩、OS500a.若相等，表示命中，將業(yè)務(wù)流按業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)中的路徑信息轉(zhuǎn)發(fā)輸出；S500b.若不相等，表示未命中，表明哈希沖突存在，按下一業(yè)務(wù)流流號(hào)在SDRAM(SP業(yè)務(wù)流表項(xiàng)中)中繼續(xù)尋址，直到五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息一致為止。S600.若當(dāng)前流號(hào)無(wú)效，則選擇當(dāng)前負(fù)載最輕的鏈路輸出當(dāng)前業(yè)務(wù)流。將報(bào)文數(shù)據(jù)輸入端口 /鏈路負(fù)載統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)中，輸出結(jié)果為最輕負(fù)載鏈路路徑。統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)是利用FPGA內(nèi)的distributed ram資源設(shè)計(jì)的下一跳端口負(fù)載統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)。和FPGA內(nèi)的Slice資源和Block RAM資源的高利用率相比，distributed ram資源經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，往往被設(shè)計(jì)人員所忽視。通過這樣的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以平衡FPGA片內(nèi)的資源使用，為輸出端口的判決提供幫助。統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。步驟S600還包括S601.將TCP報(bào)文數(shù)據(jù)流表項(xiàng)寫入當(dāng)前SDRAM的位置，將其有效位置為O。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，具有如下步驟 S100.獲取業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行TCP流和UDP流分類；在SDRAM中建立業(yè)務(wù)流流管理表項(xiàng)； S200.對(duì)TCP流進(jìn)行逐包解析，得出每個(gè)包的至少包含五元組和TCP標(biāo)志的信息；記錄該包的到達(dá)時(shí)間； S300.對(duì)所述TCP流的報(bào)文數(shù)據(jù)的五元組擴(kuò)展成128位帶入編碼器進(jìn)行Hash計(jì)算，得出當(dāng)前TCP流的流ID ； S400.根據(jù)步驟S300中得出的當(dāng)前業(yè)務(wù)流的流ID，在流管理表中進(jìn)行匹配查找判定當(dāng)前流ID是否有效； S500.若當(dāng)前流ID有效，則進(jìn)一步比對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)流的五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息 S500a.若相等，表示命中，將業(yè)務(wù)流按業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)中的路徑信息轉(zhuǎn)發(fā)輸出； S500b.若不相等，表示未命中，按下一流號(hào)在SDRAM中繼續(xù)尋址，直到五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息一致為止； S600.若當(dāng)前流號(hào)無(wú)效，則選擇當(dāng)前負(fù)載最輕的鏈路輸出當(dāng)前業(yè)務(wù)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，其特征還在于所述流管理表項(xiàng)中至少包含流五元組、路徑、。下一流號(hào)地址和有效位四個(gè)屬性空間，對(duì)經(jīng)過的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行上述四個(gè)屬性的記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，其特征還在于所述流管理表項(xiàng)中存儲(chǔ)的每一條表項(xiàng)均有一個(gè)生存周期當(dāng)任意表項(xiàng)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到生存周期時(shí)，將該表項(xiàng)有效位清零。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，其特征還在于所述步驟S300具體算法如下 已知序列P的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為A [31:0]，8比特序列Q ([q7, q6, ...qO])的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為Y[31:0]，而序列A[31:24]的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為X[31:0]； 則拓展序列{P, Q}的CRC32哈希運(yùn)算的結(jié)果為{Y[31:24]+X[31:24]+A[23:16]，Y[23:16]+X[23:16]+A[15:8], Y[15:8]+X[15:8]+A[7:0], Y[7:0]+X[7:0]}； 上式中的符號(hào)“ + ”表示模2運(yùn)算，符號(hào){，}表示將兩個(gè)序列鏈接起來(lái)；進(jìn)行匹配查找。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，其特征還在于所述步驟S600中，路徑的選擇計(jì)算由FPGA內(nèi)的distributed ram承擔(dān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保續(xù)的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，其特征還在于所述步驟S600還包括S601.將TCP報(bào)文數(shù)據(jù)流表項(xiàng)寫入當(dāng)前SDRAM的位置，將其有效位置為O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多下一跳轉(zhuǎn)發(fā)路由器中基于流保序的數(shù)據(jù)流均衡處理的方法，具有如下步驟S100.獲取業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)報(bào)文，進(jìn)行TCP流和UDP流分類；在SDRAM中建立業(yè)務(wù)流流管理表項(xiàng)；S200.對(duì)TCP流進(jìn)行逐包解析，得出每個(gè)包的至少包含五元組和TCP標(biāo)志的信息；記錄該包的到達(dá)時(shí)間；S300.對(duì)所述TCP流的報(bào)文數(shù)據(jù)的五元組擴(kuò)展成128位帶入編碼器進(jìn)行Hash計(jì)算，得出流ID；S400.根據(jù)步驟S300中得出的當(dāng)前業(yè)務(wù)流的流ID，在流管理表中進(jìn)行匹配查找判定當(dāng)前流ID是否有效；S500.若當(dāng)前流ID有效，則進(jìn)一步比對(duì)當(dāng)前業(yè)務(wù)流的五元組信息和業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)信息S500a.若相等，表示命中，將業(yè)務(wù)流按業(yè)務(wù)流管理表項(xiàng)中的路徑信息轉(zhuǎn)發(fā)輸出。
文檔編號(hào)H04L12/771GK103067294SQ20121059357
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者卜佑軍, 楊凱, 王雨, 于婧, 黃慧群, 王軍 申請(qǐng)人:大連環(huán)宇移動(dòng)科技有限公司, 中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)