[发明专利]一种基于多核处理器的分组突发负载均衡方法及系统

权利要求书

1.一种基于多核处理器的分组突发负载均衡方法，其特征在于，包括：

步骤S1：建立多阶段流水线网络流量处理模型，包括：数据包接收分类模块、数据包缓冲模块和数据包处理模块；

其中，所述数据包接收分类模块包含多个线程以及多个数据包分类规则；

所述数据包缓冲模块包含多个缓冲区域，每个所述缓冲区域包含多个子缓冲区，其中所述缓冲区域个数与所述分类规则个数相同；

所述数据包处理模块包含多个上层处理应用，每个所述上层处理应用对应一组数据包处理线程，其中所述数据包处理线程与所述子缓冲区一一对应；

步骤S2：在所述多阶段流水线网络流量处理模型上，设置拥塞检测模块，对各个所述数据包处理线程及其对应子缓冲区的性能进行持续监测；在预定周期内采集各个所述数据包处理线程及其对应子缓冲区的性能信息，用于计算拥塞检测结果，并根据所述拥塞检测结果对存在拥塞的所述数据包处理线程进行标记；

步骤S3：对标记为拥塞的所述数据包处理线程进行网络流量短期测量，对接收到的数据包进行采样分析，生成线程流量环境信息，并发送给网络流映射调节模块；

步骤S4：设置所述网络流映射调节模块，接收流量环境信息，并针对该信息和当前时刻流量处理性能信息生成额外网络流映射规则，并应用至子缓冲区映射策略中。

2.根据权利要求1所述的基于多核处理器的分组突发负载均衡方法，其特征在于，所述步骤S1：建立多阶段流水线网络流量处理模型，包括：数据包接收分类模块、数据包缓冲模块和数据包处理模块；

其中，所述数据包接收分类模块包含多个线程以及多个数据包分类规则；

所述数据包缓冲模块包含多个缓冲区域，每个所述缓冲区域包含多个子缓冲区，其中所述缓冲区域个数与所述分类规则个数相同；

所述数据包处理模块包含多个上层处理应用，每个所述上层处理应用对应一组数据包处理线程，其中所述数据包处理线程与所述子缓冲区一一对应，具体包括：

步骤S11：构造所述数据包接收分类模块：所述数据包接收分类模块包含多个线程{CThread₁,CThread₂,...,CThread_n,...,CThread_N}，其中，CThread_n是该模块中的第n个线程，N表示所述数据包接收分类模块中的线程个数；

所述数据包接收分类模块还包含多个数据包分类规则{Rule₁,Rule₂,...,Rule_m,...,Rule_M}，Rule_m是所述数据包接收分类模块设定的第m条数据包分类规则；M为所述数据包接收分类模块中预设的数据包分类规则的条数；规则Rule_m包含分类标识信息分别为网络数据包对应的起始源IP网络地址，终止源IP网络地址，起始目的IP网络地址，终止目的IP网络地址，起始源端口号，终止源端口号，起始目的端口号和终止目的端口号，起始传输层协议号和终止传输层协议号；对于线程CThread_n处理的任意一个数据包从中提取标识信息分别代表该数据包对应的源IP网络地址，目的IP网络地址，源端口号，目的端口号和协议号；进行规则匹配时，将数据包标识依次与分类标识进行比较，以源IP网络地址为例，如果大于且小于则认为源IP网络地址符合该分类规则；如果源IP网络地址，目的IP网络地址，源端口号，目的端口号和协议号均符合上述要求，则认为数据包与该分类规则Rule_m匹配，此处标记该数据包为

步骤S12：构造所述数据包缓冲模块：所述数据包缓冲模块包含多个缓冲区域{Area₁,Area₂,...,Area_m,...,Area_M}，Area_m是该模块中的第m个缓冲区域，M为所述数据包缓冲模块中预设的缓冲区域个数，与所述数据包分类规则的条数相同，并且一一对应；每个所述缓冲区域包含多个子缓冲区D为第m个所述缓冲区域中的子缓冲区个数；根据子缓冲区映射策略，将数据包存入对应的所述子缓冲区，其中，所述子缓冲区映射策略由额外映射策略和基础映射策略组成；对于子缓冲区映射策略接收的任意一个网络数据包提取其标识信息首先使用额外映射策略，额外映射策略由哈希表实现，并采取读写锁同步其查询和修改；哈希表中包含多个哈希表项，存储键值对{Key_h，Value_h}，其中Key_h是数据包标识信息，Value_h是目标子缓冲区标识号；通过计算哈希值和对比表项判断是否存在与该数据包对应的额外映射规则，其中，哈希值的计算算法为toeplitz；如果查询失败，则将哈希值作为基础映射策略的输入，基础映射策略计算目标子缓冲区标识号d_target的计算公式为：其中，mod为取模运算；

步骤S13：构造所述数据包处理模块：所述数据包处理模块包含M个上层处理应用，每个所述上层处理应用对应一组数据包处理线程其中，为所述数据包处理模块中第m个上层处理应用中的第d个线程；第m个所述上层处理应用中的线程与所述缓冲区域Area_m中的子缓冲区一一对应，所述处理线程从所述子缓冲区取出所述数据包，并执行分析处理。