[發明專利]微引擎的深度包處理方法

無效

• 申請號: 200710052354.0
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101136852A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 彭凱
• 申請（專利權）人: 武漢虹旭信息技術有限責任公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L1/00;H04L29/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明涉及高速網絡領域的一種網絡處理器中微引擎的深度包處理方法.

背景技術

在過去10年中，網絡設備的研制開發和互連網的發展相互促進。早期的網絡設備(例如網橋和路由器)主要由通用CPU和專用標準設備組成，功能依賴于軟件設計，因此容易擴展，便于適應網絡中出現的新協議和新業務。這種設計的缺點是處理能力低，無法適應網絡傳輸技術的發展和滿足附加性能的需求。隨著網絡規模和接口速度的增加，通用CPU對某些網絡處理任務尤其是數據接收、交換轉發等方面的處理性能難以滿足要求，這就促使網絡設備廠家開發出了基于內嵌專用集成電路(ASIC)的簡單且具有固定功能的設備，例如第二層以太網交換機。這種ASIC設計方案能有效提高網絡設備處理性能和速度，卻降低了靈活性。后來在ASIC基礎上又出現了交換套片構建方案，如第二層以太網“單片交換”設備。這種方案優化了硬件間的連接，提高了指令執行效率，但仍沒有克服ASIC缺乏靈活性的固有缺點。當今網絡規模和性能迅速增長，新業務接連出現，要求網絡設備具有線速和智能的處理能力。網絡處理器便是一種新興、有效的統一解決方案，它適用于各層網絡處理，具有ASIC高速處理性能和可編程特性，既能保證系統靈活性，又能完成線速處理數據包所要求的高性能硬件功能。

INTEL公司是網絡處理和以太網互連領域的領導者和革新者。IXP1200是INTEL公司網絡處理器產品，它具有強大的并行處理能力和良好的應用靈活性可以完成的分組交換處理功能，峰值帶寬可達6.26GBPS，被業界認為是第一個真正的網絡處理器。IXP1200網絡處理器具有高性能的并行處理能力以及靈活的通信協議處理能力。IXP1200網絡處理器由一個ARM?V4結構的StrongArm核和六個獨立的32比特可編程的RISC微引擎組成。StrongArm核主要用來進行管理控制一些復雜的任務，像地址學習、建立和維護路由表以及網絡管理等操作。每個微引擎在硬件上可以支持四個線程，可用來高速轉發數據包。IXP1200提供了IX?BUS總線接口，通過IX?BUS接口可以和以太網MAC芯片相連。MAC芯片接收來的數據包要送到微引擎，通過微引擎對數據包的處理來決定數據包是轉發到其他以太網端口還是送給StrongArm核來處理。

由于IXP1200的設計局限，微引擎對數據包只能按照以64字節為單位的微包進行處理，目前微引擎對數據包的處理主要是集中在第一個64字節，第一個64字節微包被稱為SOP包，最后一個64字節微包被稱為EOP包。因為在SOP里包含了傳統的MAC幀頭(14字節)，IP頭(20字節)，TCP頭(20字節)，UDP頭(8字節)，在早期的網絡應用中，微引擎通過處理SOP包，就可以獲得數據包絕大部分信息：包括MAC地址，IP地址，端口號。但是隨著網絡業務的發展，出現大量的隧道業務的應用以及IP?OVER?BEARS的應用，導致數據包的有用包頭部信息不在SOP中，更壞的情況是有用包頭部信息跨越微包，即部分信息在SOP中，部分信息在64到128字節之間。由于微引擎是以微包為單位進行包處理，對這種情況無能為力，導致原來對SOP的處理流程失效。對這個問題解決方法當前主要是分為兩類：一類是采用更為先進的第二代網絡處理器，包括IXP2400，IXP2800等，這些處理器可以設置SOP的大小，也可以先將微包組好后再進行深度包處理；第二類方法是將這種深度封裝的包交給StrongArm核處理，由于StrongArm核是將微包重組完成后才進行處理的，因此StrongArm核可以進行深度解包，依據解出的信息進行包處理。這兩類方法都有很大的不足。對第一類方法，雖然IXP2400，IXP2800在大型電信設備中已經得到廣范應用，但是在小企業和高校，從成本，性價比和產品成熟度的角度來說，IXP1200都是不可替代的產品，同時考慮軟件產品移植性的代價，這類方法很難廣泛實施。對于第二類方法，技術上由于微引擎同StrongArm核的通信已經在專利200410061108.8中得到很好的解決，很方便的可以實施，軟件產品中也只需要增加一個CASE的跳轉語句，但是該方法完全放棄了微引擎的強大并行處理能力，將包處理的重任交給StrongArm核，處理效率極低，因此該方法也不足取。

參考文獻

1?Intel，Inc.Intel?IXP1200?Network?Processor?Datasheet

2?Intel，Inc.Intel?IXP1200?Network?Processor?Hardware?Reference?Manual