[发明专利]一种网络数据报文处理方法及系统、设备

说明书

技术领域

本发明属于数据通信领域，尤其涉及一种网络数据报文处理方法及系统、设备。 

背景技术

目前，市场上的网络安全设备通常采用的是通用工控平台结合硬件协处理器的架构，在这种架构中对网络数据报文的处理方法则通常是分别为协处理器和网络处理器维持单独的数据队列，并采用生产者、消费者模型实现数据报文的处理，其处理模型如图1所示： 

在网络处理器中，分别用网卡接收队列、网卡发送队列管理网卡接收的未经协处理器处理的数据报文和经协处理器处理后可立即由网卡发送的数据报文，在协处理器中，则用协处理器队列管理等待处理的数据报文，这三个队列都分别配置有生产者和消费者两个队列指针。 

在中央处理器的调度下，网卡接收的数据报文经指针生产者1指示按序存入网卡接收队列，再经指针消费者1指示从网卡接收队列中按序读取数据报文，同步传输至协处理器，在指针生产者2的指示下按序存入协处理器队列，协处理器经指针消费者2从协处理器队列中读取数据报文进行处理，处理完的报文同步传输给网卡，在指针生产者3的指示下按序存入网卡发送队列，网卡再在指针消费者3的指示下从网卡发送队列中按序读取数据报文进行发送。 

现有的这种网络数据报文的处理方法，由于其不但要维持各队列内的数据报文处理，还要时刻维持队列间的同步以及系统内部的实时数据传输，造成数据报文的处理效率以及协处理器的利用效率都非常低，而且还需要占用很多的内存资源和中央处理器的开销。表1即示出了一台采用百兆加密芯片(协处理 器)的虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)设备在采用该方法时的部分性能指标，其中可见数据报文的处理效率(即吞吐率)最高还不到30％。 

表1 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种网络数据报文处理方法，旨在解决现有技术中用多个单独的数据队列来分别管理协处理器和网络处理器中的数据报文，从而为了维持各队列内的数据报文处理，以及维持队列间的同步和系统内部的实时数据传输，使得数据报文的处理效率及协处理器的利用效率很低，且内存资源和中央处理器的开销过大的问题。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种网络数据报文处理方法，所述方法包括下述步骤： 

A、构建环形缓冲区队列，并为该队列配置三个指针，分别设为生产者、中间者、发送者； 

B、在生产者指针不会超越发送者指针的前提下，网络处理器接收的未经协处理器处理的数据报文经生产者指针按序存入所述环形缓冲区队列； 

C、协处理器经中间者指针从所述环形缓冲区队列中获取数据报文进行处理，处理完的数据报文在中间者指针不会超越生产者指针的前提下，再经中间者指针存入所述环形缓冲区队列； 

D、在发送者指针不会超越中间者指针的前提下，网络处理器经发送者指针从所述环形缓冲区队列中获取已经协处理器处理的数据报文进行发送，同时，对已发送给网络处理器的已经协处理器处理的数据报文在所述环形缓冲区队列中对应的存储空间进行清空。 

所述步骤C由所述步骤B触发启动，所述步骤D由所述步骤C触发启动；所述步骤B、步骤C及步骤D均启动后，对于不同的数据报文，所述步骤B、步骤C及步骤D同步进行。 

所述生产者指针、中间者指针及发送者指针为互斥的指针变量。 

所述协处理器为加/解密处理器。 

本发明的另一目的在于：提供一种网络数据报文处理系统，所述系统包括： 

队列初始模块，用于构建环形缓冲区队列，并为该队列设置并初始化生产者、中间者及发送者指针； 

数据存入模块，用于接收网络处理器传送的未经协处理器处理的数据报文，通过生产者指针将该数据报文按序存入所述环形缓冲区队列，以及控制生产者指针不超越发送者指针； 

数据处理模块，用于通过中间者指针将所述环形缓冲区队列中的数据报文发送给协处理器处理，将协处理器处理完的数据报文通过中间者指针存回所述环形缓冲区队列，以及控制中间者指针不超越生产者指针； 

数据发送模块，通过发送者指针将所述环形缓冲区队列中已经协处理器处理的数据报文发送给网络处理器，以及控制发送者指针不超越中间者指针，并对已发送给网络处理器的已经协处理器处理的数据报文在所述环形缓冲区队列中对应的存储空间进行清空。 

所述生产者指针、中间者指针及发送者指针为互斥的指针变量。 

所述协处理器为加/解密处理器。