[發(fā)明專利]報(bào)文保序方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710077513.2
• 申請(qǐng)日: 2007-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN101175033A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚俊;郭樹波;劉志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56
• 代理公司: 深圳創(chuàng)友專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陳俊斌

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的保序方法和裝置。

【背景技術(shù)】

隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通信設(shè)備或是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(以下統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)逐步向全I(xiàn)P(Internet?Protocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)推進(jìn)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一個(gè)最基本功能就是轉(zhuǎn)發(fā)IP報(bào)文。許多上層業(yè)務(wù)報(bào)文在傳輸過程中需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴(yán)格保證報(bào)文的順序，也就是同一數(shù)據(jù)流進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和離開網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的順序應(yīng)嚴(yán)格相同。

為提高系統(tǒng)整體性能，目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常使用多核多硬件線程芯片進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，報(bào)文的保序往往利用硬件機(jī)制輔助實(shí)現(xiàn)，如網(wǎng)絡(luò)處理器中使用硬件信號(hào)同步報(bào)文的接收、處理和發(fā)送以實(shí)現(xiàn)報(bào)文的保序。雖然利用硬件機(jī)制實(shí)現(xiàn)報(bào)文保序的方案對(duì)系統(tǒng)性能影響較小，但是不同的硬件架構(gòu)，使用的機(jī)制大不相同，保序方案難以通用、統(tǒng)一，且受限于硬件本身的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

除利用硬件機(jī)制實(shí)現(xiàn)報(bào)文保序之外，采用多核多硬件線程芯片的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，還可以使用軟件方案實(shí)現(xiàn)報(bào)文的保序。軟件方案可以屏蔽硬件芯片的差異，移植性和通用性都優(yōu)于利用硬件機(jī)制的方案。使用軟件方案實(shí)現(xiàn)報(bào)文保序的基本策略有兩種：一是避免報(bào)文在多個(gè)線程處理時(shí)失序；二是使用軟件方案對(duì)失序的報(bào)文重新進(jìn)行排序。

圖1～圖3給出了現(xiàn)有技術(shù)中使用多核多線程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中避免報(bào)文失序的原理示意圖：圖1中的軟件方案是所有的核和線程完全采用流水線的方式完成IP報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)核/線程完成報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)處理的不同階段和步驟，前一核/線程處理完成后通知第二個(gè)核/線程進(jìn)行處理，依次類推，最后完成報(bào)文發(fā)送；此方案的最大缺陷在于各核/線程上的模塊功能分配和處理負(fù)荷難以均衡，難以適應(yīng)模塊功能的不斷擴(kuò)展和升級(jí)，易出現(xiàn)性能的瓶頸點(diǎn)。圖2所示軟件方案中各線程完全采用并行的工作方式，每個(gè)核/線程完成相同的功能，使用分類單元(軟件或是硬件)，將不同流分發(fā)到不同的核/線程處理，同一流的報(bào)文由同一線程處理，故可避免失序；此方案的最大缺陷是不同流的負(fù)荷差別可能很大，會(huì)造成某些線程比較空閑，而有些線程負(fù)荷比較繁重。圖3所示的軟件折中圖1、圖2中的方案，但仍然存在兩種方案的缺點(diǎn)。

考慮業(yè)務(wù)流在不同核/線程之間的負(fù)載均衡和平滑系統(tǒng)整體性能，往往使用多線程完全并行工作的方式，各核/線程駐留相同的功能模塊，業(yè)務(wù)流根據(jù)一定的策略均勻的分發(fā)到不同的核/線程上處理。圖4給出了在此系統(tǒng)方案下報(bào)文保序?qū)崿F(xiàn)的軟件原理示意圖：接收單元為接收到的報(bào)文分配一個(gè)序列號(hào)seq_num并均勻分發(fā)到并行的線程中處理，各線程為每個(gè)業(yè)務(wù)流維護(hù)一個(gè)發(fā)送序列號(hào)tx_seq_curr，發(fā)送序列號(hào)屬于各線程的共享臨界資源，轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)，判斷業(yè)務(wù)流的當(dāng)前發(fā)送序列號(hào)tx_seq_curr和報(bào)文序列號(hào)seq_num是否相同，如果相同則轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，并將tx_seq_curr加1，否則循環(huán)等待。此方案存在的最大不足之處是沒有考慮業(yè)務(wù)流異常處理狀態(tài)，業(yè)務(wù)流有效發(fā)送序列號(hào)更新粒度固定不變?yōu)?，當(dāng)報(bào)文異常狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同處理策略如需要丟棄或是處理超時(shí)后，會(huì)造成保序功能的失敗、死等或是引起報(bào)文的抖動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的主要目的是：克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種保序策略更為完善、保序功能更為穩(wěn)定有效的報(bào)文保序方法及其裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種報(bào)文保序方法，包括如下的步驟：

11)流分類標(biāo)識(shí)單元對(duì)接收到的報(bào)文首先進(jìn)行流分類和標(biāo)識(shí)操作，將報(bào)文按給定規(guī)則劃分為不同的業(yè)務(wù)流，同時(shí)為流中每個(gè)報(bào)文分配一個(gè)報(bào)文序列號(hào)，同一流中序列號(hào)連續(xù)遞增分配；然后將報(bào)文均衡分發(fā)到并行的多個(gè)核/線程中；

12)報(bào)文處理單元對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理時(shí)，流狀態(tài)監(jiān)控單元為每個(gè)業(yè)務(wù)流隊(duì)列維護(hù)一個(gè)相應(yīng)的流狀態(tài)隊(duì)列，實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)文狀態(tài)，設(shè)置每個(gè)報(bào)文的狀態(tài)向量，對(duì)于不同的報(bào)文狀態(tài)向量，指定不同的處理策略；

13)保序與調(diào)度發(fā)送單元獲取業(yè)務(wù)流當(dāng)前發(fā)送序列號(hào)、報(bào)文序列號(hào)、業(yè)務(wù)流報(bào)文狀態(tài)向量和對(duì)應(yīng)的處理策略；鎖定業(yè)務(wù)流當(dāng)前發(fā)送序列號(hào)、相應(yīng)狀態(tài)向量；根據(jù)不同報(bào)文狀態(tài)向量對(duì)應(yīng)的處理策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)文調(diào)度、發(fā)送的同步；同時(shí)更新當(dāng)前發(fā)送序列號(hào)，解鎖發(fā)送序列號(hào)和報(bào)文狀態(tài)向量。