專利名稱：一種高可靠性的高速報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)報(bào)文的高速可靠地轉(zhuǎn)發(fā)的方法。
背景技術(shù)：
在諸如路由器、媒體網(wǎng)關(guān)等的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，經(jīng)常需要實(shí)現(xiàn)高速的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到提高吞吐率的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，常見的轉(zhuǎn)發(fā)方式包括采用專用芯片，例如專用集成電路(ASIC)，或者采用網(wǎng)絡(luò)處理器，來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā)。
出于對(duì)成本、業(yè)務(wù)靈活性等的考慮，很多情況下需要在普通CPU上既處理上層協(xié)議或者其他必要的應(yīng)用軟件，又處理報(bào)文的快速轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到降低成本，增加業(yè)務(wù)靈活性等的目的。
在這種情況下，是將報(bào)文的快速轉(zhuǎn)發(fā)與上層協(xié)議或者其他應(yīng)用軟件一樣作為一個(gè)任務(wù)來(lái)處理。利用操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)和其他任務(wù)共享同一個(gè)CPU。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)具有如下的缺點(diǎn)1、對(duì)于不支持搶占式調(diào)度的系統(tǒng)，這種設(shè)置會(huì)造成快速轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)不能及時(shí)得到合理的調(diào)度，造成轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)、抖動(dòng)偏大，甚至不可接受。另外，這還要求其他任務(wù)要主動(dòng)、及時(shí)地釋放CPU，實(shí)際上增加了不同模塊之間的耦合，增加了整個(gè)系統(tǒng)的難度。
2、對(duì)于支持搶占式調(diào)度的系統(tǒng)，雖然可以把快速轉(zhuǎn)發(fā)作為一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)來(lái)調(diào)度，但調(diào)度的粒度一般是受限的。因?yàn)槎秳?dòng)大小基本上和調(diào)度粒度呈線性相關(guān)。對(duì)于媒體網(wǎng)關(guān)等要求報(bào)文抖動(dòng)很小的場(chǎng)合，勢(shì)必要求很高的調(diào)度粒度，例如1毫秒。如此頻繁的調(diào)度，極大地增加了CPU的開銷，造成了處理能力的大量浪費(fèi)，從而增加了系統(tǒng)成本。
在現(xiàn)有技術(shù)中，另一種報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)方式是采用報(bào)文中斷方式的快速轉(zhuǎn)發(fā)。
在這種方法中，快速轉(zhuǎn)發(fā)模塊在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。當(dāng)接收到的報(bào)文達(dá)到一定數(shù)量(假設(shè)為x個(gè))，或者接收到至少一個(gè)報(bào)文，在后續(xù)的一段時(shí)間內(nèi)(假設(shè)為y毫秒，可利用超時(shí)定時(shí)器設(shè)置)沒(méi)有接收到新的報(bào)文，則由硬件產(chǎn)生中斷，從而觸發(fā)快速轉(zhuǎn)發(fā)模塊的處理。因?yàn)橹袛嗟膬?yōu)先級(jí)很高，所以，快速轉(zhuǎn)發(fā)模塊的優(yōu)先級(jí)得到了保證，減少了和其他任務(wù)的偶合，而不論操作系統(tǒng)是否采用否搶占式任務(wù)調(diào)度。另外，通過(guò)控制產(chǎn)生中斷的報(bào)文數(shù)量x，以及超時(shí)定時(shí)器的設(shè)置值y，即可以大致控制CPU的中斷頻度，從而在保證快速轉(zhuǎn)發(fā)性能的基礎(chǔ)上，提高CPU的利用率。
這種方法的缺點(diǎn)在于，CPU的占用率和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文流量模型密切相關(guān)。在網(wǎng)絡(luò)上存在大量突發(fā)報(bào)文的情況下，尤其是發(fā)生惡意攻擊時(shí)，CPU的占用率會(huì)達(dá)到極限，造成系統(tǒng)行為不可預(yù)期，甚至死機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可靠而又快速地進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)方法包括按照預(yù)先設(shè)定的定時(shí)器中斷頻度啟動(dòng)定時(shí)器中斷；在定時(shí)器中斷處理中，從網(wǎng)絡(luò)接口接收?qǐng)?bào)文；和對(duì)接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
在上述方法中，可進(jìn)一步包括在對(duì)從網(wǎng)絡(luò)接口接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理后，判斷是否結(jié)束當(dāng)前中斷處理。其中判斷是否結(jié)束中斷處理的步驟可包括根據(jù)對(duì)CPU的占用率，確定定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻；在對(duì)從網(wǎng)絡(luò)接口接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理后，判斷當(dāng)前時(shí)刻是否到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻；如果到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻，則結(jié)束中斷處理。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，在有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的情況下，如果判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)接口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)處理結(jié)束后，尚未到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻，則從下一網(wǎng)絡(luò)接口接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
本發(fā)明可不依賴于操作系統(tǒng)，保證快速轉(zhuǎn)發(fā)性能。而且，本發(fā)明對(duì)CPU的占用可預(yù)期，不與網(wǎng)絡(luò)上的報(bào)文流量相關(guān)，可靠性高。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的方法是，在CPU上采用定時(shí)中斷的方式，實(shí)現(xiàn)報(bào)文的快速轉(zhuǎn)發(fā)。這種方式一方面在對(duì)操作系統(tǒng)幾乎沒(méi)有依賴的情況下實(shí)現(xiàn)報(bào)文的及時(shí)、快速轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)，避免了現(xiàn)有技術(shù)采用中斷服務(wù)程序的缺點(diǎn)，CPU的運(yùn)行模式、占用率總是可預(yù)知的，而不與網(wǎng)絡(luò)報(bào)文流量模型相關(guān)，在提高CPU利用率的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明具體實(shí)施例可參見圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)處理的過(guò)程。首先，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置定時(shí)器中斷的頻度(例如1毫秒)，根據(jù)設(shè)定的中斷頻度，在CPU上啟動(dòng)定時(shí)器中斷。
在定時(shí)器中斷處理程序開始時(shí)，要獲取當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)刻(步驟S1)。
隨后，按照快速轉(zhuǎn)發(fā)模塊所期望的CPU占用率上限(例如60％)，確定本次中斷必須結(jié)束處理的系統(tǒng)時(shí)刻Tend返回條件(步驟S2)。具體的方式可以是根據(jù)當(dāng)前中斷時(shí)的系統(tǒng)時(shí)刻T，得到Tend＝T+(中斷間隔時(shí)間)×60％。
例如，對(duì)于采用1毫秒的中斷，Tend為中斷開始時(shí)刻T+0.6毫秒。
接下來(lái)，首先嘗試從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口(例如網(wǎng)絡(luò)接口1)接收N個(gè)報(bào)文(步驟S3)。進(jìn)一步，判斷是否收到報(bào)文(步驟S4)。
如果判斷收到了預(yù)定的N個(gè)報(bào)文，則對(duì)這些報(bào)文進(jìn)行處理，例如進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)、或者傳遞給系統(tǒng)其它軟件模塊；如果收到的報(bào)文個(gè)數(shù)P＜N個(gè)，則只需要處理收到的P個(gè)報(bào)文即可(步驟S5)。
在處理完收到的報(bào)文后，獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻Tnow(步驟S6)。
判斷該當(dāng)前時(shí)刻Tnow是否超過(guò)或者等于Tend(步驟S7)。
如果當(dāng)前時(shí)刻Tnow超過(guò)或者等于Tend，則本次中斷結(jié)束，釋放CPU。
另外，在上述步驟S3中，如果在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)未收到報(bào)文，或是在步驟S7中判斷出Tnow小于Tend，則嘗試從另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口接收預(yù)定的M個(gè)報(bào)文(步驟S3’)。此后的步驟S4’-S7’與上述步驟S4-S7類似，不再贅述。
需要說(shuō)明，上例中N和M的設(shè)立是為了進(jìn)一步提高軟件處理的效率。最簡(jiǎn)單的情況下，可以將N、M均取值為1。這樣只要在收到一個(gè)報(bào)文后就可以進(jìn)行處理，可以加快報(bào)文的處理速度。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案，為了提高CPU利用率，可以增加一個(gè)退出本次中斷的判斷條件。即如果從最后的接口接收進(jìn)來(lái)的報(bào)文少于預(yù)定的M個(gè)，則直接退出中斷，釋放CPU，而不管Tnow此時(shí)可能還遠(yuǎn)小于Tend。這樣的好處是避免了CPU在中斷中無(wú)謂地掃描空的接口，浪費(fèi)處理能力。
另外，上述例子中只列舉了系統(tǒng)有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的例子，實(shí)際應(yīng)用中顯然可以根據(jù)實(shí)際情況增減端口數(shù)量，或采用其他資源調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)需要的網(wǎng)絡(luò)接口處理優(yōu)先級(jí)。
雖然以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但這些具體說(shuō)明并不是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變換。它們均在所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于包括按照預(yù)先設(shè)定的定時(shí)器中斷頻度啟動(dòng)定時(shí)器中斷；在定時(shí)器中斷處理中，從網(wǎng)絡(luò)接口接收?qǐng)?bào)文；對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在對(duì)從網(wǎng)絡(luò)接口接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理后，判斷是否結(jié)束當(dāng)前中斷處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，判斷是否結(jié)束中斷處理的步驟包括根據(jù)對(duì)CPU的占用率，確定定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻；在對(duì)從所述網(wǎng)絡(luò)接口接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理后，判斷當(dāng)前時(shí)刻是否到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻；如果到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻，則結(jié)束中斷處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，確定定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻Tend的方法包括設(shè)當(dāng)前中斷時(shí)的系統(tǒng)時(shí)刻為T，則Tend＝T+(中斷間隔時(shí)間)×CPU的占用率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，如果判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)接口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)處理結(jié)束后，尚未到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻，則從下一網(wǎng)絡(luò)接口接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理的步驟包括如果收到了預(yù)定的N個(gè)報(bào)文，則對(duì)這些報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；如果收到的報(bào)文個(gè)數(shù)P＜N，則只處理收到的P個(gè)報(bào)文。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理的步驟包括每當(dāng)收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，就對(duì)該接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如果從最后的接口接收進(jìn)來(lái)的報(bào)文少于預(yù)定個(gè)數(shù)，則直接退出中斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如果從最后的接口接收進(jìn)來(lái)的報(bào)文少于預(yù)定個(gè)數(shù)，則直接退出中斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如果從最后的接口接收進(jìn)來(lái)的報(bào)文少于預(yù)定個(gè)數(shù)，則直接退出中斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種報(bào)文快速轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括按照預(yù)先設(shè)定的定時(shí)器中斷頻度啟動(dòng)定時(shí)器中斷；在定時(shí)器中斷處理中，從網(wǎng)絡(luò)接口接收?qǐng)?bào)文；如果接收到報(bào)文，則對(duì)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理；在對(duì)從網(wǎng)絡(luò)接口接收的報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理后，判斷當(dāng)前時(shí)刻是否到達(dá)定時(shí)器中斷處理的預(yù)定結(jié)束時(shí)刻，如果到達(dá)定時(shí)器中斷處理的結(jié)束時(shí)刻，則結(jié)束中斷處理。本發(fā)明可不依賴于操作系統(tǒng)，保證快速轉(zhuǎn)發(fā)性能。而且，本發(fā)明對(duì)CPU的占用可預(yù)期，不與網(wǎng)絡(luò)上的報(bào)文流量相關(guān)，可靠性高。
文檔編號(hào)G06F9/46GK1770730SQ20041008715
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者吳向斌 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司