基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，包括：1)將多核或眾核嵌入式處理器中的核劃分為數(shù)據(jù)接收核和數(shù)據(jù)處理核，所述的數(shù)據(jù)接收核對共享內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行緩沖區(qū)分配，且數(shù)據(jù)處理核向所述的數(shù)據(jù)接收核進(jìn)行分發(fā)策略注冊，確定每個數(shù)據(jù)處理核所要處理的數(shù)據(jù)包特征；2)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)從網(wǎng)絡(luò)硬件接收的數(shù)據(jù)包頭部信息，將數(shù)據(jù)包存放至相應(yīng)的緩沖區(qū)內(nèi)；3)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)數(shù)據(jù)處理核所注冊的分發(fā)策略，向所述的數(shù)據(jù)處理核發(fā)送消息，所述的數(shù)據(jù)處理核根據(jù)所述的消息，讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，并向所述的數(shù)據(jù)接收核發(fā)送處理狀態(tài)信息。
【專利說明】基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多核或眾核嵌入式處理器和網(wǎng)絡(luò)通信處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的單核處理器處理模式是單任務(wù)串行處理，為了提高處理速度只能增加主頻，而主頻的提高是有限制的，并且增加了功耗。多核或眾核處理器很好地解決了這些問題，多核或眾核處理器采用并行處理模式，多任務(wù)并行處理，可以在低主頻的情況下提高處理速度，并且降低功耗。而隨著帶寬的日益增加，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量爆炸式增長。物聯(lián)網(wǎng)熱的興起更是加劇了對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)快速處理的需求，同時網(wǎng)絡(luò)中的眾多數(shù)據(jù)都要求很強(qiáng)的實時性，為了保證數(shù)據(jù)的平穩(wěn)傳輸并降低數(shù)據(jù)傳輸時的流量波動，軟件系統(tǒng)如何有效利用其架構(gòu)優(yōu)勢進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的快速接收和分發(fā)已然成為研究的熱點。
[0003]申請?zhí)枮镃N201010289667.X的發(fā)明專利公開了一種基于多核架構(gòu)的報文轉(zhuǎn)發(fā)方法及系統(tǒng)，該發(fā)明通過獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包，且在數(shù)據(jù)包為隧道鏈路數(shù)據(jù)包時，對其進(jìn)行解封裝，得到IP數(shù)據(jù)包，采用哈希算法對IP數(shù)據(jù)包的五元組進(jìn)行哈希算法，再根據(jù)算得的哈希值及其哈希表大小、以及CPU的數(shù)量，將哈希值標(biāo)記至上述的IP數(shù)據(jù)包中，再發(fā)送至所述的CPU中。
[0004]上述發(fā)明專利雖然是一種關(guān)于多核架構(gòu)的報文發(fā)送方法，但實際上僅是一種報文的轉(zhuǎn)發(fā)，并未涉及到多核或眾核嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收和分發(fā)，更未提及數(shù)據(jù)分發(fā)的策略，且對于多核或眾核嵌入式處理器，針對其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的接收管理和分法處理方法的研
究具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種多核或眾核嵌入式處理器系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的接收管理以及數(shù)據(jù)包的分發(fā)策略方法，能夠快速有效準(zhǔn)確的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的接收和分發(fā)。
[0006]一種基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，包括以下步驟:
[0007]I)將多核或眾核嵌入式處理器中的核劃分為數(shù)據(jù)接收核和數(shù)據(jù)處理核，所述的數(shù)據(jù)接收核對共享內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行緩沖區(qū)分配，且數(shù)據(jù)處理核向所述的數(shù)據(jù)接收核進(jìn)行分發(fā)策略注冊，確定每個數(shù)據(jù)處理核所要處理的數(shù)據(jù)包特征；
[0008]2)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)從網(wǎng)絡(luò)硬件接收的數(shù)據(jù)包頭部信息，將數(shù)據(jù)包存放至相應(yīng)的緩沖區(qū)內(nèi)；
[0009]3)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)數(shù)據(jù)處理核所注冊的分發(fā)策略，向所述的數(shù)據(jù)處理核發(fā)送消息，所述的數(shù)據(jù)處理核根據(jù)所述的消息，讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，并向所述的數(shù)據(jù)接收核發(fā)送處理狀態(tài)信息。
[0010]所述的多核或眾核嵌入式處理器為同構(gòu)或異構(gòu)處理器，所述核的數(shù)量至少為8個，其中，所述數(shù)據(jù)接收核的數(shù)量為I個或多個。[0011]數(shù)據(jù)接收核負(fù)責(zé)共享內(nèi)存區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)的分配管理、數(shù)據(jù)處理核注冊分發(fā)策略的管理和待處理數(shù)據(jù)包的目的數(shù)據(jù)處理核的判定，數(shù)據(jù)接收核還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的配置和數(shù)據(jù)交互，包括配置網(wǎng)卡硬件的工作模式以及獲取其狀態(tài)參數(shù)等，數(shù)據(jù)交互是指網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收；數(shù)據(jù)處理核根據(jù)實際應(yīng)用需求向數(shù)據(jù)接收核進(jìn)行分發(fā)策略的注冊，并提取存放在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。
[0012]數(shù)據(jù)接收核的數(shù)目和數(shù)據(jù)處理核的數(shù)目均可以根據(jù)實際應(yīng)用進(jìn)行配置。例如，選取8個核進(jìn)行簡單的圖像二值化處理，數(shù)據(jù)接收核僅接收完整的一幅圖像，再進(jìn)行分發(fā)即可，因此選取一個數(shù)據(jù)接收核就可以完成上述操作；對圖像進(jìn)行處理時，可以選取余下的7個核作為數(shù)據(jù)處理核進(jìn)行二值化處理。同時，數(shù)據(jù)接收核可根據(jù)處理器結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備位置、內(nèi)存位置等綜合因素進(jìn)行設(shè)定，一般數(shù)據(jù)接收核為距離網(wǎng)絡(luò)硬件接口位置最近的處理核，數(shù)據(jù)處理核的數(shù)目和位置選擇依據(jù)應(yīng)用需求和數(shù)據(jù)接收核而定，數(shù)據(jù)處理核完全可由用戶自行設(shè)定。
[0013]在步驟I)中，所述的緩沖區(qū)的大小為256字節(jié)、512字節(jié)、1024字節(jié)、1536字節(jié)、2048字節(jié)、4096字節(jié)或10240字節(jié)，所述緩沖區(qū)的數(shù)量為多個，所述的數(shù)據(jù)處理核能查看每個緩沖區(qū)的物理地址。
[0014]多個緩沖區(qū)中，每種大小的緩沖區(qū)的數(shù)量根據(jù)數(shù)據(jù)包特征進(jìn)行配置，同時所有緩沖區(qū)的物理地址都可以被數(shù)據(jù)處理核查看，也就是說這些緩沖區(qū)對于所有處理核而言都是共享的，每個緩沖區(qū)除了存放接收的指定大小的數(shù)據(jù)包內(nèi)容外，還包括了要將該數(shù)據(jù)包發(fā)送到哪個數(shù)據(jù)處理核的信息，即對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理核的信息。每個緩沖區(qū)的具體信息如表I所示:
[0015]表I數(shù)據(jù)接收核中數(shù)據(jù)緩沖結(jié)構(gòu)
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，包括:1)將多核或眾核嵌入式處理器中的核劃分為數(shù)據(jù)接收核和數(shù)據(jù)處理核，所述的數(shù)據(jù)接收核對共享內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行緩沖區(qū)分配，且數(shù)據(jù)處理核向所述的數(shù)據(jù)接收核進(jìn)行分發(fā)策略注冊，確定每個數(shù)據(jù)處理核所要處理的數(shù)據(jù)包特征；2)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)從網(wǎng)絡(luò)硬件接收的數(shù)據(jù)包頭部信息,將數(shù)據(jù)包存放至相應(yīng)的緩沖區(qū)內(nèi)；3)數(shù)據(jù)接收核依據(jù)數(shù)據(jù)處理核所注冊的分發(fā)策略，向所述的數(shù)據(jù)處理核發(fā)送消息，所述的數(shù)據(jù)處理核根據(jù)所述的消息，讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，并向所述的數(shù)據(jù)接收核發(fā)送處理狀態(tài)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，所述的多核或眾核嵌入式處理器為同構(gòu)或異構(gòu)處理器，所述核的數(shù)量至少為8個，其中，所述數(shù)據(jù)接收核的數(shù)量為I個或多個。
3.如權(quán)利要求2所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，在步驟I)中，所述的緩沖區(qū)的大小為256字節(jié)、512字節(jié)、1024字節(jié)、1536字節(jié)、2048字節(jié)、4096字節(jié)或10240字節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，所述緩沖區(qū)的數(shù)量為多個，在步驟3)中，所述的數(shù)據(jù)處理核能查看每個緩沖區(qū)的物理地址。
5.如權(quán)利要求1所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，所述的步驟2)中，所述的數(shù)據(jù)包特征包括數(shù)據(jù)包類型、硬件頭部信息類型和端口信肩、O
6.如權(quán)利要求5所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，在步驟I)中，每個數(shù)據(jù)處理核只能注冊一個分發(fā)策略，同一分發(fā)策略能同時被多個數(shù)據(jù)處理核注冊。
7.如權(quán)利要求6所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，所述的分發(fā)策略包括數(shù)據(jù)包協(xié)議策略、數(shù)據(jù)包MAC地址策略、IP地址策略和數(shù)據(jù)包端口策略。
8.如權(quán)利要求7所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，每個數(shù)據(jù)處理核進(jìn)行分發(fā)策略注冊時，數(shù)據(jù)接收核判斷該數(shù)據(jù)處理核請求的分發(fā)策略是否為其他數(shù)據(jù)處理核已注冊的分發(fā)策略，若已經(jīng)注冊且需要與其他數(shù)據(jù)處理核進(jìn)行共享，對各數(shù)據(jù)處理核的共享標(biāo)志位進(jìn)行更新。
9.如權(quán)利要求8所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，所述的消息包括數(shù)據(jù)包在緩沖區(qū)中的地址和緩沖大小。
10.如權(quán)利要求9所述的基于多核或眾核嵌入式處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理方法，其特征在于，若多個數(shù)據(jù)處理核所注冊的分發(fā)策略相同時，在所述的步驟3)中，數(shù)據(jù)接收核根據(jù)各數(shù)據(jù)處理核中數(shù)據(jù)包處理狀態(tài)和數(shù)據(jù)包數(shù)目，對待處理的數(shù)據(jù)包進(jìn)行權(quán)重分配計算，根據(jù)權(quán)重將數(shù)據(jù)包分發(fā)給多個數(shù)據(jù)處理核同時處理。
【文檔編號】H04L12/861GK103441952SQ201310365607
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】張亮, 沈沛意, 宋娟, 周夢, 王劍, 王國洗 申請人:西安電子科技大學(xué)