[发明专利]基于RSS的网络会话分发方法及系统

权利要求书

1.一种基于RSS的网络会话分发方法，包括：在低会话高流量场景下，通过接收端调节RSS将各条网络会话均匀分配到网卡的cpu接收队列序号id上，以实现cpu资源的均衡利用；

其中，通过RSS将各条网络会话平均分配到各个id上的过程包括：

将所述RSS表示为：hash＝f(s,k)和id＝g(hash,t)；

其中，s表示输入的网络数据，s＝(ip1,ip2,port1,port2)＝(s₁,s₂,……,s₉₆)，ip1表示32位的源IP，ip2表示32位的目的IP，port1表示16位的源端口，port2表示16位的目的端口；k表示320位的key，k＝(k₁,k₂,……,k₃₂₀)；t表示长度为128的数组重定向表redirection table；

在低会话高流量场景下，求解获得所述RSS中的最优key值，使得各条网络会话平均分配到各个id上；

首先通过转换规则和r组合算法确定key值，然后对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值和最优分组结果；

根据获取的最优key值和最优分组结果，确定redirection table，使各条网络会话平均分配到各个id上，完成网络端口资源的分配；

其中，当key满足以16为周期时，

对于任意的s＝(ip1,ip2,port1,port2)＝(s₁,s₂,……,s₉₆)，取16比特的s0，使其满足s0＝(s₁,s₂,……,s₁₆)^(s₁₇,s₁₈,……,s₃₂)^……^(s₈₁,s₈₂,……,s₉₆)，则f(s,k)＝f(s0,k)(6)；

对于k的任意分解k＝k1^k2，均有

f(s,k)＝f(s,k1)^f(s,k2) (10)

并且，记K为{ek_j}_1≤j≤320，表示320维向量空间的一组基底，当k中取1的比特位为(j₁,j₂,……,j_d)时，则，

根据公式(11)，任一s0在某一key下的hash值均可表示为其在key的各个基底下的异或运算；key以16为周期，将16维向量空间的16个基底做周期性扩展，形成16个320比特的新基底，记为：

{k1,k2,…,ki,…,k16}，其中，ki＝ek_i^ek_i+16^……^ek_i+16*19；

假设共有n条网络会话，相对应的s0有m个，记为{s0₁,s0₂,……,s0_m}_m≤n，则计算每个s0在这16个基底下所对应的hash值，组成一个m*16维的哈希矩阵，记为：H＝{h_i,j}_{1≤i≤m,1≤j≤16}，其中，h_i,j＝f(s0_i,kj)；

对于一个特定的i，如果H的第i列均为同一个值，则将该列从H中删除，当a≠b时，则a^c≠b^c；

根据公式(10)，所有网络会话所对应的hash值异或上一个相同的值，结果不变，故将哈希矩阵重新记为：H＝{h_i,j}_{1≤i≤m,1≤j≤z}，其中，重新设置的哈希矩阵的每一列上有不同元素，共有z列；

在通过转换规则和r组合生成算法确定key值，对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值的过程中，

通过转换规则和r组合生成算法确定key值的过程包括：

按照比特位1的数目从少到多转换；第一轮寻找16位周期中只有一个1的key，如k1，k2……，第二轮寻找16位周期中有两个1的key，如k1^k2,k1^k3,……，以此类推；

在每一轮中，按照特定的r组合生成算法确定key值；其中，

在第r轮中，1≤r≤z，对于r子集a₁a₂…a_r，key定义为：k＝ka₁^ka₂^…^ka_r；r子集从a₁a₂…a_r＝12…r开始，当a₁a₂…a_r≠(n-r+1)(n-r+2)…n时，

确定最大的整数t，使得a_t+1≤n且a_t+1不是a₁a₂…a_r中的一个；

用r子集a₁…a_t-1(a_t+1)(a_t+2)…(a_t+r-t+1)替换a₁a₂…a_r，进而生成新的key；

对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值的过程包括：

根据公式(10)和(11)，获取当前确定的key所对应的m个hash值；

对获取的m个hash值排序；

遍历排序后的序列，确定每个hash值所对应的网络会话的数量，将所述数量记为{t_i}_{1≤i≤m'≤m}，其中，m’表示共有m’个互不相同的hash值；

将{t_i}_1≤i≤m'按从大到小的顺序排序；

以排好序的{t_i}_1≤i≤m'为基础对各个hash值进行分组，使各组内的hash值所对应的网络会话的数量之和接近均值；

对分组结果进行方差计算，作最优化判定；

其中，假设q个分组所对应的网络会话数目为{Q_i}_1≤i≤q，此分组的判定方差std为：

其中，如果std小于事先给定的容忍误差，则此key值作为最优值；

根据获取的最优key值确定redirection table，获取到最优key值在第i个分组，1≤i≤q-1，取出其记录的各个hash值，以这些hash值为下标，设定：t[hash]＝i；将redirection table中未被设定的位置设置为0，输出redirection table。

2.一种基于RSS的网络会话分发系统，用于在低会话高流量场景下，通过接收端调节RSS将各条网络会话均匀分配到网卡的cpu接收队列序号id上，以实现cpu资源的均衡利用；

其中，所述系统包括：

公式转换单元，用于将所述RSS转化为数学公式；将所述RSS表示为：hash＝f(s,k)和id＝g(hash,t)；

其中，s表示输入的网络数据，s＝(ip1,ip2,port1,port2)＝(s₁,s₂,……,s₉₆)，ip1表示32位的源IP，ip2表示32位的目的IP，port1表示16位的源端口，port2表示16位的目的端口；k表示320位的key，k＝(k₁,k₂,……,k₃₂₀)；t表示长度为128的数组重定向表redirection table；

最优key值获取单元，用于在低会话高流量场景下，求解获得所述RSS中的最优key值，使得各条网络会话平均分配到各个id上；

其中，首先通过转换规则和r组合算法确定key值，然后对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值和最优分组结果；

redirection table确定单元，用于根据获取的最优key值和最优分组结果，确定redirection table，使各条网络会话平均分配到各个id上，完成网络端口资源的分配；

其中，当key满足以16为周期时，

对于任意的s＝(ip1,ip2,port1,port2)＝(s₁,s₂,……,s₉₆)，取16比特的s0，使其满足s0＝(s₁,s₂,……,s₁₆)^(s₁₇,s₁₈,……,s₃₂)^……^(s₈₁,s₈₂,……,s₉₆)，则f(s,k)＝f(s0,k)(6)；

对于k的任意分解k＝k1^k2，均有

f(s,k)＝f(s,k1)^f(s,k2) (10)

并且，记K为{ek_j}_1≤j≤320，表示320维向量空间的一组基底，当k中取1的比特位为(j₁,j₂,……,j_d)时，则，

根据公式(11)，任一s0在某一key下的hash值均可表示为其在key的各个基底下的异或运算；key以16为周期，将16维向量空间的16个基底做周期性扩展，形成16个320比特的新基底，记为：

{k1,k2,…,ki,…,k16}，其中，ki＝ek_i^ek_i+16^……^ek_i+16*19；

假设共有n条网络会话，相对应的s0有m个，记为{s0₁,s0₂,……,s0_m}_m≤n，则计算每个s0在这16个基底下所对应的hash值，组成一个m*16维的哈希矩阵，记为：H＝{h_i,j}_{1≤i≤m,1≤j≤16}，其中，h_i,j＝f(s0_i,kj)；

对于一个特定的i，如果H的第i列均为同一个值，则将该列从H中删除，当a≠b时，则a^c≠b^c；

根据公式(10)，所有网络会话所对应的hash值异或上一个相同的值，结果不变，故将哈希矩阵重新记为：H＝{h_i,j}_{1≤i≤m,1≤j≤z}，其中，重新设置的哈希矩阵的每一列上有不同元素，共有z列；

在通过转换规则和r组合生成算法确定key值，对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值的过程中，

通过转换规则和r组合生成算法确定key值的过程包括：

按照比特位1的数目从少到多转换；第一轮寻找16位周期中只有一个1的key，如k1，k2……，第二轮寻找16位周期中有两个1的key，如k1^k2,k1^k3,……，以此类推；

在每一轮中，按照特定的r组合生成算法确定key值；其中，

在第r轮中，1≤r≤z，对于r子集a₁a₂…a_r，key定义为：k＝ka₁^ka₂^…^ka_r；r子集从a₁a₂…a_r＝12…r开始，当a₁a₂…a_r≠(n-r+1)(n-r+2)…n时，

确定最大的整数t，使得a_t+1≤n且a_t+1不是a₁a₂…a_r中的一个；

用r子集a₁…a_t-1(a_t+1)(a_t+2)…(a_t+r-t+1)替换a₁a₂…a_r，进而生成新的key；

对所确定的每一个key值进行方差计算，获取最优key值的过程包括：

根据公式(10)和(11)，获取当前确定的key所对应的m个hash值；

对获取的m个hash值排序；

遍历排序后的序列，确定每个hash值所对应的网络会话的数量，将所述数量记为{t_i}_{1≤i≤m'≤m}，其中，m’表示共有m’个互不相同的hash值；

将{t_i}_1≤i≤m'按从大到小的顺序排序；

以排好序的{t_i}_1≤i≤m'为基础对各个hash值进行分组，使各组内的hash值所对应的网络会话的数量之和接近均值；

对分组结果进行方差计算，作最优化判定；

其中，假设q个分组所对应的网络会话数目为{Q_i}_1≤i≤q，此分组的判定方差std为：

其中，如果std小于事先给定的容忍误差，则此key值作为最优值；

根据获取的最优key值确定redirection table，获取到最优key值在第i个分组，1≤i≤q-1，取出其记录的各个hash值，以这些hash值为下标，设定：t[hash]＝i；将redirection table中未被设定的位置设置为0，输出redirection table。