[發明專利]多核架構下的應用層協議并行處理方法

無效

• 申請號: 201110401890.3
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102523208A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陳崢;周文君
• 申請（專利權）人: 無錫聚云科技有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;G06F9/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用層協議并行處理方法，尤其涉及一種多核架構下的應用層協議并行處理方法。

背景技術

OSI(Open?System?Interconnection，開放系統互連)七層網絡模型稱為開放式系統互聯參考模型，是一個邏輯上的定義，一個規范，它把網絡從邏輯上分為了7層。建立七層模型的主要目的是為解決異種網絡互連時所遇到的兼容性問題，其最主要的功能就是幫助不同類型的主機實現數據傳輸。通過七個層次化的結構模型使不同的系統不同的網絡之間實現可靠的通訊。從下而上，OSI參考模型的七層依次為：物理層(Physical?Layer)、數據鏈路層(Datalink?Layer)、網絡層(Network?Layer)、傳輸層(Transport?Layer)、會話層(Session?Layer)、表示層(Presentation?Layer)和應用層(Application?Layer)。

實際常用的TCP/IP通訊協議采用了4層的層級結構，包括網絡接口層、網絡層、傳輸層、應用層，每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成自己的需求。通俗而言：TCP負責發現有序、有保障的傳輸的問題，一有問題就發出信號，要求重新傳輸，直到所有數據安全正確地傳輸到目的地。而IP是給因特網的每一臺通訊實體規定一個地址，按目的地址逐點轉發。

網絡應用層協議有成千上萬種，每種協議實現中的數據結構和編碼都不同，常用的應用層協議包括HTTP、FTP、TELNET、DNS、SMTP和POP3。其中，超文本傳輸協議(HTTP，HyperText?Transfer?Protocol)是互聯網上應用最為廣泛的一種網絡協議。傳統的加速方法是建立一個多線程池(thread?pool)，一個線程處理一個TCP的連接。但這樣的做法使得可以并行的規模受限于多線程池的數目，達不到處理1百萬TCP流(flows)的實際要求。

由上可知，網絡應用層協議分析是建立在TCP/IP協議基礎上的一種對報文深度分析的技術(DPI)，其應用層協議的分析是在協議識別、確認后，再調用相應的協議解析器(Parser)來完成的。在協議解析器的框架下，添加應用的特定邏輯，就能對應用層的關聯問題進行處理了。現有的協議分析只能進行串行化處理，嚴重影響了應用層的處理效率。

目前已有一些用來輔助開發解析器的工具，但這些工具大都采用一種抽象語言來描述和生成解析器，且生成的解析器的速度只能到達幾百Mbps。Snort是一種開源的網絡防范和監測侵入的軟件，也被移植到多核架構上。它可以在數據包負載中匹配一些特殊的字符串模式，但是它無法通過分析應用層消息的結構來識別出每一個請求和響應。因此Snort無法完成某些任務，例如通過比較一個請求和它對應的響應來測量延遲的時間。目前也有一些應用多核架構來進行路由、協議識別和深度包檢測技術的報導，但是這些工作都遠遠達不到1Gbps的速度或者無法處理應用層的復雜情況，因此，有必要提供多核架構下的應用層協議并行處理方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多核架構下的應用層協議并行處理方法，大大提高應用層的處理效率，且實現簡單，易于擴展。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種多核架構下的應用層協議并行處理方法，包括如下步驟：a)端口收包模塊IP接收以太網口數據包；b)將以太網口數據包通過負載平衡模塊發往不同的應用層處理模塊AP，不同的應用層處理模塊AP映射到多個物理核上進行并行化處理；c)每個應用層處理模塊AP獨立進行數據包的識別及后續處理，最后把分析結果發送給輸出模塊OP。

上述的多核架構下的應用層協議并行處理方法，其中，所述端口收包模塊IP通過無鎖FIFO隊列向應用層處理模塊AP發送報文；所述應用層處理模塊AP通過無鎖FIFO隊列將分析結果發送給輸出模塊OP。

上述的多核架構下的應用層協議并行處理方法，其中，所述負載平衡模塊利用對稱的哈希將屬于同一TCP流的報文影射到同一個物理核來處理應用層協議。

上述的多核架構下的應用層協議并行處理方法，其中，所述應用層處理模塊AP進行數據包的識別及后續處理包括TCP/IP數據包處理及應用層數據包處理，應用層協議包括HTTP、FTP、TELNET、DNS、SMTP和POP3。

上述的多核架構下的應用層協議并行處理方法，其中，所述應用層處理模塊AP在專用的并行模型的指導下，通過編譯的源源變換方法，對程序進行兩遍掃描，消除全局變量的使用，使數據包的深度處理、應用層協議的分析可以并行化。