基于DPDK的网络协议的连接方法及系统技术方案

本公开提供了一种基于DPDK的网络协议的连接方法，包括：步骤A，调用DPDK开发环境中的接口，为数据包的转发设置数据处理环境；步骤B，设置端口、逻辑核和队列的关联方式，获取物理网卡的MAC地址，使其相互关联；步骤C，初始化接收队列、发送队列和转发函数对数据进行处理，响应网络协议连接。通过DPDK实现网络通信，可以供网络运营商和ICP优化网关程序，以优化用户体验，并提高了转发效率。

The connection method and system of network protocol based on DPDK

【技术实现步骤摘要】
基于DPDK的网络协议的连接方法及系统
本公开涉及通信网络
，尤其涉及一种基于数据平面开发套件(DataPlaneDevelopmentKit，简称DPDK)的网络协议连接方法及系统。
技术介绍
计算机网络在过去的十几年中经历了爆炸式的增长，随着互联网的迅猛发展，技术不断更新，计算机的性能也在突破一个又一个目标。但是，随着越来越多的用户使用网络中的资源，网络带宽不断增加，计算机技术仍然不能满足日益增长的用户需求，网络拥塞问题逐渐显露。DPDK是一系列快速数据包处理的函数库与驱动的集合，它可以极大的提高数据处理性能和吞吐量，从而提高数据平面应用程序的工作效率。考虑到基于DPDK的使用，普通的网络协议基于Linux系统，而DPDK是绕过Linux内核直接与硬件进行交涉，因此普通的网络协议不能在DPDK环境下进行使用，基于DPDK的网络通信需要新的方法。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种基于DPDK的网络协议的连接方法及系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种基于DPDK的网络协议的连接方法，包括：步骤A，调用DPDK开发环境中的接口，为数据包的转发设置数据处理环境；步骤B，设置端口、逻辑核和队列的关联方式，获取物理网卡的MAC地址，使其相互关联；步骤C，初始化接收队列、发送队列和转发函数对数据进行处理，响应网络协议连接。在本公开一些实施例中，所述步骤A进一步包括：子步骤A1，对环境抽象层进行初始化，运行环境抽象层初始化函数，环境抽象层初始化函数本身所完成的工作是复杂的，其读取入口参数，解析并保存作为DPDK运行的系统信息，根据所述系统信息，构建一个针对包处理设计的运行环境；子步骤A2，对参数进行传递，运行参数传递函数，环境抽象层EAL的参数传递已经在所述子步骤A1中的环境抽象层初始化函数中完成，参数传递函数传递运行初始化DOS命令中环境搭建所需的参数，传递参数之后，得到三个变量：可用端口位掩码l2fwd_enabled_port_mask，每个逻辑核的接收队列数量l2fwd_rx_queue_per_lcore，打印统计数据的时间间隔timer_period；子步骤A3，创建内存池l2fwd_pktmbuf_pool_create，通过类似内存池机制，实现多线程下的缓存分配策略。在本公开一些实施例中，所述步骤B进一步包括：子步骤B1，遍历端口号，跳过未开启的端口号，并设置每个端口的对应端口，使得每两个相邻的端口为一对，相互转发；子步骤B2，跳过未开启的端口，获取端口号对应的逻辑核ID，将收发队列与端口通过队列号和端口逻辑核ID联系起来，实现逻辑核上端口和队列的配置，在每个端口上给分配的逻辑核指定一个发送队列；子步骤B3，获取每个端口的MAC地址，运行获取地址函数，用于进行源地址替换。在本公开一些实施例中，所述步骤C进一步包括：子步骤C1，从发包端口的对应的收包端口接收数据包；子步骤C2，从发包端口发送数据包；子步骤C3，将数据包进行转发。在本公开一些实施例中，通过调用DPDK的接收函数获取链路层数据，对数据按要求进行处理，并进行转发。在本公开一些实施例中，数据包从一个端口接收，另一个端口转发，直接将链路层数据通过MAC地址转发。根据本公开的另一个方面，提供一种基于DPDK的网络协议的连接系统，包括：DPDK运行环境生成系统，用于初始化环境抽象层EAL，设置参数分析函数，加载三层路由转发表和MAC地址表；核心分发系统，用于关联端口、逻辑核、接收队列和发送队列，使其成为一个可运作的DPDK转发网关系统。在本公开一些实施例中，所述的连接系统还包括：转发运行系统，用于开启和关闭DPDK转发网关系统，在系统开启时进行数据处理并响应网络协议。在本公开一些实施例中，所述环境生成系统进一步包括：环境抽象层初始化模块，运行环境抽象层初始化函数，环境抽象层初始化函数读取入口参数，解析并保存作为DPDK运行的系统信息，根据所述系统信息，构建一个针对包处理设计的运行环境；参数传递模块，运行参数传递函数，EAL参数传递已经在环境抽象层初始化函数中完成，所述参数传递模块传递运行初始化DOS命令中环境搭建所需的参数；缓存分配策略模块，初始化实现多线程下的缓存分配策略；路由转发表加载模块，加载三层路由转发表，设置转发的查找方法，支持精确匹配和最长前缀匹配；地址获取模块，获取网卡的MAC地址，从而确定源地址和目的地址，确定数据传输方向和位置。在本公开一些实施例中，所述核心分发系统进一步包括：初始化模块，初始化所有端口、收发队列的状态和配置；关联模块，跳过不可用的端口，将收发队列与端口通过队列号和端口ID联系起来，形成一个相关联的整体；源地址替换模块，读取端口配置，获取各端口的MAC地址，并进行源地址替换。在本公开一些实施例中，通过所述核心分发系统关联端口、逻辑核、接收队列和发送队列后，形成的DPDK转发网关系统包括：接收网卡模块，具有与发包端口对应关联的收包端口，用于在收包端口对数据包进行接收；接收线程模块，用于对从接收网卡接收的数据包进行接收，解释和标识；服务质量调度器，对接收线程传输的数据包进行分类和入队，并基于所述分类对接收队列进行调度并出队，形成发送队列；发送线程模块，用于发送所述服务质量调度器的传输的发送序队列；发送网卡模块，具有与收包端口对应关联的发包端口，用于在收包端口对数据包进行发送。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开基于DPDK的网络协议的连接方法及系统至少具有以下有益效果其中之一：(1)通过DPDK实现网络通信，可以供网络运营商和ICP优化网关程序，以优化用户体验；(2)由于基于DPDK的网络协议连接方法是基于二层转发，通过调用DPDK的接收函数获取链路层数据，绕过Linux内核直接与硬件进行交涉，对数据按要求进行处理，提升了转发速率；(3)由于基于DPDK的网络协议连接方法中数据包是从一个端口接收，另一个端口转发，直接将链路层数据通过MAC地址转发，因此不需要获取报文的源IP和目的IP。附图说明图1为本公开实施例基于DPDK的网络协议的连接方法流程图。图2为本公开实施例DPDK转发网关系统结构示意图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种基于DPDK的网络协议的连接方法。图1为本公开第一实施例基于DPDK的网络协议的连接方法流程图。如图1所示，本公开基于DPDK的网络协议的连接方法包括：步骤A，调用DPDK开发环境中的接口，为数据包的转发设置数据处理环境；所述步骤A进一步包括：子步骤A1，对环境抽象层进行初始化，运行环境抽象层初始化函数rte_eal_init(argc,argv)，环境抽象层初始化函数本身所完成的工作是复杂的，其读取入口参数，解析并保存作为DPDK运行的系统信息，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DPDK的网络协议的连接方法，包括：步骤A，调用DPDK开发环境中的接口，为数据包的转发设置数据处理环境；步骤B，设置端口、逻辑核和队列的关联方式，获取物理网卡的MAC地址，使其相互关联；步骤C，初始化接收队列、发送队列和转发函数对数据进行处理，响应网络协议连接。

【技术特征摘要】
2017.08.10 CN 201710680137X1.一种基于DPDK的网络协议的连接方法，包括：步骤A，调用DPDK开发环境中的接口，为数据包的转发设置数据处理环境；步骤B，设置端口、逻辑核和队列的关联方式，获取物理网卡的MAC地址，使其相互关联；步骤C，初始化接收队列、发送队列和转发函数对数据进行处理，响应网络协议连接。2.根据权利要求1所述的连接方法，其中，所述步骤A进一步包括：子步骤A1，对环境抽象层进行初始化，运行环境抽象层初始化函数，环境抽象层初始化函数读取入口参数，解析并保存作为DPDK运行的系统信息，根据所述系统信息，构建一个针对包处理设计的运行环境；子步骤A2，对参数进行传递，运行参数传递函数，环境抽象层EAL的参数传递已经在所述子步骤A1中的环境抽象层初始化函数中完成，参数传递函数传递运行初始化DOS命令中环境搭建所需的参数，传递参数之后，得到三个变量：可用端口位掩码l2fwd_enabled_port_mask，每个逻辑核的接收队列数量l2fwd_rx_queue_per_lcore，打印统计数据的时间间隔timer_period；子步骤A3，创建内存池l2fwd_pktmbuf_pool_create，通过类似内存池机制，实现多线程下的缓存分配策略。3.根据权利要求2所述的连接方法，其中，所述步骤B进一步包括：子步骤B1，遍历端口号，跳过未开启的端口号，并设置每个端口的对应端口，使得每两个相邻的端口为一对，相互转发；子步骤B2，跳过未开启的端口，获取端口号对应的逻辑核ID，将收发队列与端口通过队列号和端口逻辑核ID联系起来，实现逻辑核上端口和队列的配置，在每个端口上给分配的逻辑核指定一个发送队列；子步骤B3，获取每个端口的MAC地址，运行获取地址函数，用于进行源地址替换。4.根据权利要求3所述的连接方法，其中，所述步骤C进一步包括：子步骤C1，从发包端口的对应的收包端口接收数据包；子步骤C2，从发包端口发送数据包；子步骤C3，将数据包进行转发。5.根据权利要求4所述的连接方法，通过调用DPDK的接收函数获取链路层数据，对数据按要求进行处理，并进行转发。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄友俊，李星，吴建平，韦翠娣，
申请(专利权)人：赛尔网络有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11