[發(fā)明專利]一種用于智能網(wǎng)卡的流量負(fù)載均衡方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210281554.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN102769575A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周立;魯松;鄒昕;汪立東;張曉明;王維晟;王勇;周青;李建昂;孫傳明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京中興特種軟件有限責(zé)任公司;國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于智能網(wǎng)卡的流量負(fù)載均衡方法。

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背景技術(shù)

目前，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以幾何性和爆炸性的速度急劇發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)分析的重要性越來越明顯。而同時(shí)，多核服務(wù)器的應(yīng)用也越來越廣泛。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備一般由多核X86服務(wù)器及其上運(yùn)行的相應(yīng)軟件組成。

傳統(tǒng)的發(fā)揮多核處理器優(yōu)勢(shì)的軟件架構(gòu)為，服務(wù)器網(wǎng)卡收到的所有包根據(jù)IP地址分流，均勻分為多條流，只考慮源目的地址，不考慮數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型。而網(wǎng)絡(luò)分析軟件起多條線程，每條線程地位平等，處理的業(yè)務(wù)完全相同，接收一條數(shù)據(jù)包流進(jìn)行處理。

傳統(tǒng)的做法雖然發(fā)揮了服務(wù)器多核處理器的并行處理能力，但是每條線程必須具備全功能，處理全業(yè)務(wù)。在今后網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越豐富，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境越來越復(fù)雜的情況下，每擴(kuò)展對(duì)一種業(yè)務(wù)的支持，所有線程都會(huì)同時(shí)加重一層負(fù)擔(dān)。所以這種軟件架構(gòu)下的線程負(fù)擔(dān)過重，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輕量線程，要發(fā)揮它的性能最多只能開和服務(wù)器核數(shù)相同的線程數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輕松的功能擴(kuò)展。浪費(fèi)過多服務(wù)器處理器性能資源，在網(wǎng)絡(luò)流量較大的情況下容易出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)根據(jù)IP包源目的地址進(jìn)行平均分流，把全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包平均分配到多核服務(wù)器各個(gè)線程上處理，導(dǎo)致浪費(fèi)服務(wù)器處理器性能資源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)線程，功能擴(kuò)展麻煩，應(yīng)用負(fù)擔(dān)過重的問題，提出一種用于智能網(wǎng)卡的流量負(fù)載均衡方法。該方法基于智能網(wǎng)卡技術(shù)，智能網(wǎng)卡采用多核網(wǎng)絡(luò)處理器，處理性能高，軟件開發(fā)配置靈活，可以充分根據(jù)使用者的要求開發(fā)。在該方法中智能網(wǎng)卡本身分為網(wǎng)絡(luò)接口模塊、分流模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、DMA模塊，充分發(fā)揮了智能網(wǎng)卡軟件功能強(qiáng)大，硬件資源豐富的優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

智能網(wǎng)卡將收到的網(wǎng)絡(luò)流量根據(jù)用戶配置的不同分流方式，包括接收數(shù)據(jù)包中五元組的任意組合、協(xié)議、UDP載荷的動(dòng)態(tài)字段，送到分流控制模塊進(jìn)行分流，計(jì)算出分流號(hào)，送到接插網(wǎng)卡的服務(wù)器上的對(duì)應(yīng)處理程序進(jìn)行處理。本發(fā)明所述方法具體包含如下步驟：

1）智能網(wǎng)卡加載驅(qū)動(dòng)，為每個(gè)上層應(yīng)用或應(yīng)用的線程分配獨(dú)立的收包緩存，包括收包緩存的首地址、一套讀寫指針，都配置到網(wǎng)卡相應(yīng)的寄存器中；同時(shí)為每個(gè)上層應(yīng)用或應(yīng)用的線程分配相應(yīng)的DMA資源；

2）根據(jù)每個(gè)應(yīng)用或線程的需求，在后臺(tái)服務(wù)器端配置相應(yīng)的分流算法，相同分流算法的應(yīng)用或線程組成一個(gè)分流組，同一個(gè)分流組之間流量均衡分配；各分流算法配置有查詢匹配條件、查詢終結(jié)條件和優(yōu)先級(jí)；

3）智能網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包后，在分流控制模塊中，根據(jù)分流算法的條件來過濾數(shù)據(jù)包，判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)包的分流算法，從優(yōu)先級(jí)高的分流算法開始查詢，若滿足高優(yōu)點(diǎn)級(jí)分流算法的匹配條件，則送到相應(yīng)的分流組；若不滿足，則該優(yōu)先級(jí)分流算法查詢終結(jié)，進(jìn)入下一步流程。

4）對(duì)依次降低優(yōu)先級(jí)的分流算法重復(fù)3）所述步驟，直到查詢完所有應(yīng)用配置的分流算法，對(duì)數(shù)據(jù)包執(zhí)行默認(rèn)的分流算法；

5）對(duì)于數(shù)據(jù)包命中了分流算法后，分流模塊將該分流算法對(duì)應(yīng)的分流號(hào)和數(shù)據(jù)包同時(shí)送入數(shù)據(jù)處理模塊；

6）數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)處理，將一部分包處理工作放在網(wǎng)卡上完成；其處理過程由用戶配置，根據(jù)不同分流算法配置相應(yīng)的處理方式，包括流還原、內(nèi)容匹配、協(xié)議識(shí)別的動(dòng)作；

7）數(shù)據(jù)包的預(yù)處理完成后，智能網(wǎng)卡數(shù)據(jù)處理模塊將數(shù)據(jù)包、預(yù)處理結(jié)果和分流號(hào)都送到DMA模塊，DMA模塊根據(jù)分流號(hào)，選擇相應(yīng)的主機(jī)緩存，進(jìn)行DMA操作，把數(shù)據(jù)包和預(yù)處理結(jié)果送到主機(jī)上，并更新相應(yīng)的讀寫指針通知主機(jī)。

8）主機(jī)上運(yùn)行的不同應(yīng)用或線程在各自的分流號(hào)上取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。并同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)的預(yù)處理結(jié)果，加速處理過程。

本發(fā)明的分流算法可由各個(gè)應(yīng)用或線程獨(dú)立配置。

本發(fā)明中，配置相同分流算法的應(yīng)用或線程組成一個(gè)分流組。分流組內(nèi)數(shù)據(jù)包按流量均衡分配至組內(nèi)各個(gè)分流號(hào)上。不同分流算法之間存在優(yōu)先級(jí)，同時(shí)每一個(gè)分流算法設(shè)置查詢終結(jié)條件。網(wǎng)卡分流模塊對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)包從高優(yōu)先級(jí)到低優(yōu)先級(jí)直至默認(rèn)分流算法逐級(jí)查詢，命中分流算法后直接將分流號(hào)和數(shù)據(jù)包送至后續(xù)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)包預(yù)處理。

本發(fā)明中，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理流程由各個(gè)應(yīng)用或線程根據(jù)自己的分流算法確定。

本發(fā)明中，DMA模塊根據(jù)分流模塊確定的分流號(hào)，選取相應(yīng)的收包緩存，發(fā)起DMA操作，送入主機(jī)內(nèi)存中并修改相應(yīng)的讀寫指針通知主機(jī)應(yīng)用程序或線程。主機(jī)應(yīng)用程序直接在分配給自己的收包緩沖區(qū)內(nèi)取得自己要處理的數(shù)據(jù)包。?

本發(fā)明的有益效果：