[发明专利]一种网络通信设备多核并行快速转发数据包的方法及系统

说明书

本发明提供一种网络通信设备多核并行快速转发数据包的方法及系统，属于无线通信技术领域。本发明包括方法包括如下步骤：初始化内存池；内核加速模块接管待转发数据包；内核加速模块判断当前数据包是否为一条链路跟踪的前两个数据包，如果是，走标准协议栈，转发信息学习模块学习转发信息，并将转发信息记录至内存池；如果否，执行下一步；各核心处理器的数据包在并行转发模块根据内存池的转发信息并行转发数据包。本发明的有益效果为：提高了CPU的使用效率，提升多核心处理器的数据包转发性能。

技术领域

本发明涉及一种无线通讯技术，尤其涉及一种网络通信设备多核并行快速转发数据包的方法及系统。

背景技术

性能是衡量一款网络通信设备好坏的最直接的评价，其中性能指标主要包括吞吐量、报文转发率、最大并发连接数、每秒新建连接数、转发时延、抖动等。

在竞争激烈的通信设备市场，为提升用户上网体验及提高网络通信设备市场竞争力，需要用同等的硬件资源或成本，创造出更高性能的设备，才能站在通信设备领域这股浪潮之颠。

现有的多核心处理器并行处理方法有RSS技术和RPS技术，其中，RSS(ReceiveSide Scaling，接收方缩放)技术为NIC(网络接口控制器)通过可编程过滤器将数据包引导到相应的硬件队列，过滤器将每个报文的源ip、源端口、目的ip、目的端口、协议进行hash值计算(每个芯片厂商算法可能存在差异)，然后根据hash值把不同的流分散到不同的网卡硬件队列中，最后将各cpu均匀绑定到各网卡硬件队列中断来实现接收的报文在各cpu之间负载均衡，RSS技术适合于多队列网卡。

RPS(Receive Package Steering，收包控制)技术为RSS技术的软件实现，根据每个报文的源ip、源端口、目的ip、目的端口、协议(四层协议TCP/UDP，三层协议IPV4 ORIPV6)、标志(VLAN ID)等进行hash值计算(每个内核版本算法可能存在差异)，然后根据hash值把不同的流匹配到处理它的cpu(每条流的数据包hash值相同，故每条流的数据包会选择到同一cpu)，来实现接收的报文在cpu之间负载均衡，RPS技术适合于单队列网卡或者虚拟网卡。

利用RSS或RPS技术存在的技术问题如下：

(1)利用RSS或RPS技术，虽然能将数据流相对均匀的分发给各CPU来进行处理，但在标准内核协议栈转发数据包过程中，特别是在处理NAT、链接跟踪等模块时，由于自旋锁的原因，各cpu将会由并行工作变成串行工作，没有办法真正的实现数据包多核并行转发，导致转发性能不理想；

(2)在网络设备中，对性能影响比较显著的就是锁的使用，可以说，网络设备的性能优化，很大程度上都是对于锁的优化，业界对Linux协议栈锁的优化呼声高居不下；

(3)部分低端网络设备，特别是家用消费类通信产品，内存及CPU较差，产品并行转发各种协议的数据包吞吐量未达标准水平，急需一些方法去优化该转发性能，提高吞吐量，以提高产品市场竞争力。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种网络通信设备多核并行快速转发数据包的方法及系统，实现网络通信设备多核并行快速转发。

本发明网络通信设备多核并行快速转发数据包的方法，包括如下步骤：

S1：初始化内存池；

S2：内核加速模块接管待转发数据包；

S3：内核加速模块判断当前数据包是否为一条链路跟踪的前两个数据包，如果是，走标准协议栈，转发信息学习模块学习转发信息，并将转发信息记录至内存池；如果否，执行下一步；

S4：各核心处理器的数据包在并行转发模块根据内存池的转发信息并行转发数据包，其中，所述数据包并行转发模块的处理方法为：

S41：解析数据包，获取数据包中的协议及链路信息；