[发明专利]一种Open VSwitch软件交换机中应用识别与细粒度流控的方法

说明书

本发明公开了一种Open VSwitch软件交换机中应用识别与细粒度流控的方法，涉及数据交换技术领域。本发明提出并实现在软件交换机Open VSwitch中应用识别；在软件交换机Open VSwitch中基于应用信息的细粒度流量调度框架，建立调度模块进行细粒度流量控制和转发；利用智能网卡的SoC将整体架构进行下放，降低了对服务器处理器资源以及内存资源的占用。本发明提升了系统的整体吞吐量，更好的满足不同应用不同服务质量的要求，提高了整体云服务厂商的收益。

技术领域

本发明涉及数据交换技术领域，尤其涉及一种Open VSwitch软件交换机中应用识别与细粒度流控的方法。

背景技术

Open VSwitch是一种多租户云计算场景下，为虚拟机和虚拟网络之间提供网络通信的开源软件交换机，目前部署于大量云服务厂商服务器中。同时，随着网络流量的不断扩展和部署在云上的应用服务不断变多，用户对于不同应用的网络服务质量有了不同的要求。

而传统的应用识别软件，利用深度包检测技术，将传入的网络数据进行数据包头协议分析、正则表达式匹配之后，进行基于应用特征信息的流量分类。因为深度包检测需要进行正则表达式匹配，计算量大，延迟高。所以传统的应用识别软件利用字符串匹配作为正则表达式匹配的触发器，以此来减少不必要的正则表达式匹配，降低计算资源的开销。

同时，在网络功能虚拟化的场景下，软件交换机和应用识别软件是种链式关系，通过数据拷贝达到应用通信的效果。

现用的框架中，Open VSwitch软件交换机和应用识别软件都是在服务器中的网络功能链式关系，存在三个问题：

1.占用服务器的计算资源。在大量流量以及复杂协议的处理，软件交换机和应用识别软件需要占用服务器处理器的计算机，处理器的计算资源较为宝贵，应当多用于租户的核心业务软件使用。

2.网络功能链式关系，导致软件交换机和应用识别软件存在大量的数据包拷贝，导致应用识别软件成为性能瓶颈，从而导致上层应用延迟升高。

3.当前Open VSwitch只支持基于端口的粗粒度流量控制，只能够简单的设置端口的最大速率，最大突发数据包接收数，无法提供用户需求的不同应用不同服务质量的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种Open VSwitch软件交换机中应用识别与细粒度流控的方法，降低对服务器处理器资源以及内存资源的占用，提升了系统的整体吞吐量，更好的满足不同应用不同服务质量的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是在不降低吞吐量和增加大量延迟的情况下，在软件交换机中实现应用识别的功能；在完成应用识别之后，利用应用信息，实现细粒度的流量控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种Open VSwitch软件交换机中应用识别与细粒度流控的方法，包括如下步骤：

步骤1、在软件交换机Open VSwitch中进行应用识别；

步骤2、在软件交换机Open VSwitch中基于应用信息的细粒度流量调度框架，建立调度模块进行细粒度流量控制和转发；

步骤3、利用智能网卡的SoC将整体架构进行下放。

进一步地，软件交换机针对数据包的包头信息提取的哈希值，进行反向查找，确定数据包的协议类型以及数据包有效负载的偏移量，之后针对不同协议的数据包的有效负载进行正则表达式匹配库Hyperscan匹配，同时在应用信息数据库中进行匹配。

进一步地，TCP协议的数据包，针对三次握手所处的阶段进行判断，以三次握手中最后一次握手中所携带的http请求信息进行深度包检测，利用正则表达式匹配寻找对应的应用信息，根据Hyperscan预编译阶段所设置的应用索引，利用Hyperscan中提供的回调函数将应用索引返回。