[發明專利]基于改進網卡驅動軟件的網絡報文快速轉發方法

在審

• 申請號: 201911044923.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110912714A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 王維興;李慶;尹加豹;趙曰昶;王文俊;朱濤;崔凱華;張萌;李軼
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一六研究所
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L29/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種基于改進網卡驅動軟件的網絡報文快速轉發方法，屬于工業計算網絡通信領域，該方法包括：構建支持標準TCP/IP協議棧網卡驅動軟件以支持標準的報文轉發與處理功能；收集報文特征信息，并根據報文特征信息確定該信息對應的報文是否需要轉發，且將需要轉發的報文記為特征報文；修改網卡驅動軟件，對特征報文進行轉發。本發明能夠在海量數據發送情況下滿足≤1ms的轉發延遲，能有效提高工業計算系統中對大數據量報文的快速處理能力，更好地滿足工業計算系統在各領域的高性能需求。

技術領域

本發明涉及工業計算網絡通信領域，特別涉及一種基于改進網卡驅動軟件的網絡報文快速轉發方法。

背景技術

目前，工業計算機系統中普遍使用了智能雙冗余以太網模塊(以下簡稱智能網卡)，其主要功能是實現大系統雙冗余以太網和普通千兆以太網之間的數據轉換，功能示意圖如圖1所示。

由于大系統雙冗余網絡上的網絡節點比較多，而且數據發送時間無法規定，因此智能網卡承受的數據轉發壓力較大，要求智能網卡在海量數據發送情況下能滿足≤1ms轉發延遲。在實驗室搭建測試環境，通過大系統網絡發送海量數據到智能網卡的雙冗余網絡接口，然后智能網卡將該數據通過以太網接口轉發到內部網絡，經大量測試智能網卡轉發數據的延遲均在6ms以上，無法滿足≤1ms轉發延遲要求，且目前采取的增大緩存池、提高網絡任務優先級、減少接收中斷等常規方法均未解決延遲問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進網卡驅動軟件的網絡報文快速轉發方法，以解決在大系統雙冗余以太網和普通以太網之間進行數據轉換時網絡報文轉發延遲過大的問題，有效提高工業計算系統中對大數據量報文的快速處理能力，更好地滿足工業計算系統在各領域的高性能需求。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于改進網卡驅動軟件的網絡報文快速轉發方法，包括以下步驟：

步驟1、構建支持標準TCP/IP協議棧網卡驅動軟件以支持標準的報文轉發與處理功能；

步驟2、收集報文特征信息，并根據報文特征信息確定該信息對應的報文是否需要轉發，且將需要轉發的報文記為特征報文；

步驟3、修改網卡驅動軟件，對特征報文進行轉發。

進一步地，步驟2所述根據報文特征信息確定該信息對應的報文是否需要轉發，且將需要轉發的報文記為特征報文，具體包括：

用戶自定義構建需要進行轉發的特征報文庫，該庫中包括需要進行轉發的報文對應的目的IP地址和源IP地址；

判斷收集的報文特征信息是否存在于所述特征報文庫，若是，則所述報文特征信息對應的報文需要轉發，該報文為特征報文；否則不需要轉發。

進一步地，步驟3所述修改網卡驅動軟件，對特征報文進行轉發，具體包括：

修改網卡驅動軟件中的接收報文函數，以使其實現：將特征報文的數據包上傳至緩沖區，并發出數據轉發需求通知，之后由轉發數據上傳接口函數將數據包上傳至應用程序。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明能夠在海量數據發送情況下滿足≤1ms的轉發延遲；2)本發明修改后的驅動軟件不僅能支持標準的TCP/IP通信，還能支持快速轉發并且保證網絡通信速率不降低；3)提供了二次開發調用接口，可以實現二次開發用戶設置需要轉發報文的目的IP和源IP地址，以便二次開發用戶根據實際需求進行報文快速轉發，靈活性高，同時使得需要快速轉發的報文不通過協議棧仍然能被用戶獲取，方便用戶二次開發進行數據處理；4)本發明能有效提高工業計算系統中對大數據量報文的快速處理能力，更好地滿足工業計算系統在各領域的高性能需求。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為智能雙冗余以太網模塊功能示意圖。