[发明专利]一种负载均衡设备中地址解析方法、系统及设备

说明书

本发明提供了一种负载均衡设备中地址解析方法、系统及设备，该方法包括：将网卡中的报文通过DMA‑COPY技术直接映射到用户空间内存中；所述用户空间内存为虚拟内存；利用负载均衡应用程序创建ARP表；利用所述负载均衡应用程序对所述用户控件内存中的报文进行解析，生成地址解析结果；所述负载均衡应用程序为用户态程序；将所述地址解析结果存放至由所述负载均衡应用程序创建的ARP表中。本发明提高了设备的性能以及可靠性。

技术领域

本发明涉及地址解析领域，特别是涉及一种负载均衡设备中地址解析方法、系统及设备。

背景技术

负载均衡是高可用网络基础架构的关键组件，通常用于将工作负载分布到多个服务器来提高网站，应用数据库等服务的应用性和可靠性。负载均衡设备在对服务器进行连接时需要对设备中断进行地址解析，以获取服务器的MAC地址。

地址解析是通过IP地址解析出物理地址的协议，主机发送请求将ARP请求广播到本地局域网，终端收到广播消息通过发送ARP响应报文将自己的物理地址返回给发送的主机，主机将IP和MAC地址存入到本地的ARP表中并保存一段时间，下次请求时直接查询ARP表。

通常的网络设备对ARP协议的解析流程是首先网卡驱动收到ARP报文然后交给Linux内核模块进行处理，传统的Linux内核网络协议栈具有较强的通用性和开源性，所以应用较多，但因为内核的中断和用户空间和内核空间切换产生的内存拷贝会导致网络处理存在着性能瓶颈，往往负载均衡设备对网络流量的性能具有比较高的要求，所以一种负载均衡设备中地址解析的实现方法成为一个亟待解决的问题。

图1为现有的地址解析方法框图，如图1所示，首先网卡收到报文产生硬中断，驱动再将报文交到内核，内核对报文进行处理，将解析出来的IP和MAC地址放到内核的ARP表中。因此，一般的报文处理是网卡接收到报文产生中断，之后网卡调用DMA接口将数据传输到内核空间的主存中，如果用户态程序需要进一步处理报文需要再将内核态的内存再复制到用户空间中，拷贝内存会产生中断，中断会影响CPU性能；ARP表存放在内核中必须向内核发送请求才能修改ARP表，ioctl为同步操作需要等待内核返回消息(影响性能)并有消息丢失的可能(不可靠)。可见，现有的采用内核对报文进行处理时，在对性能要求较高的场景下，内核进行地址解析，处理报文因为有中断和用户空间内核空间切换增加了内存拷贝次数，有性能瓶颈；用户不能直接修改内核的ARP表，需要先向内核发送消息然后交给内核处理，具有一定的时延。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载均衡设备中地址解析方法、系统及设备，以解决现有的采用内核对报文进行处理的方式性能差以及存在时延的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种负载均衡设备中地址解析方法，包括：

将网卡中的报文通过DMA-COPY技术直接映射到用户空间内存中；所述用户空间内存为虚拟内存；

利用负载均衡应用程序创建ARP表；

利用所述负载均衡应用程序对所述用户控件内存中的报文进行解析，生成地址解析结果；所述负载均衡应用程序为用户态程序；

将所述地址解析结果存放至由所述负载均衡应用程序创建的ARP表中。

可选的，将网卡中的报文通过DMA-COPY技术映射到用户空间内存中，具体包括：

对网卡中的内核驱动代码进行修改，删除驱动中对收发报文时的中断函数，将收发包的函数移植到用户态程序；

对所述用户态程序初始化时，从所述内核中申请连续的大页内存，并代替所述内核管理所述大页内存；

当所述网卡接收到所述报文时，利用I/O设备通过DMA接口将所述报文拷贝到内核空间的一段所述大页内存中，使得所述用户态程序能够访问拷贝到所述大页内存的报文；