无锁有状态网络地址转换制造技术

本公开涉及计算系统中的网络地址转换，计算系统具有多个处理内核和耦合到多个处理内核的存储器。存储器具有存储在其上的指令，该指令响应于由多个处理内核中的选定的一个执行而引起后续动作。所选处理内核接收分组并从分组中获得原始元组。当在状态表中不存在分组的分组流的状态信息时，选择新的网络地址作为分组的新源地址，得到反方向的反向元组，基于使用反向元组的哈希过程从映射表中的条目中选择分组的端口，并保存新的网络地址和选定的端口。转换分组的网络地址和端口并发送分组。

【技术实现步骤摘要】
无锁有状态网络地址转换
技术介绍
本专利技术的领域总体上涉及计算系统中的网络地址转换，更具体地说，涉及在多核计算系统中不使用锁而执行有状态的网络地址转换。网络地址转换(NAT)是一种在网络网关设备中转换互联网协议(IP)地址或分组的其他字段的技术。IPNAT是电信网络中常见的工作负载，并且可以作为单独的网络功能实现，也可以是多个网络功能的一部分，例如虚拟化演进分组核心(vEPC)功能、虚拟化宽带网络网关(vBNG)功能等。一般的NAT操作都是常用的，例如互联网协议版本4(IPv4)到IPv4或IPv4到互联网协议版本6(IPv6)的转换，以及网络访问端的QinQ组合到网络核心端的多协议层交换(MPLS)。由于NAT是多网络组件的快速数据处理管道的重要部分，因此非优化的实现方式可能会影响整个系统的性能。在无状态的网络地址的情况下，网络地址上的操作(例如转换)不需要复杂的处理，并且可以使用简单的映射。在需要有状态的转换的网络地址的情况下(例如，状态保存在分配给分组流的存储器区域中，并且需要随每个分组一起更新)，需要更仔细的资源分配以获得更好的性能。...

【技术保护点】
1.一种计算系统，包括：/n多个处理内核；以及/n耦合到所述多个处理内核的存储器，所述存储器上存储有指令，该指令响应于所述多个处理内核中选定的一个处理内核的执行而使所述选定的处理内核：/n接收分组；/n从所述分组中获得原始元组；/n当在状态表中不存在所述分组的分组流的状态信息时，选择新的网络地址作为所述分组的新的源地址，获得反方向的反向元组，基于使用所述反向元组的哈希过程从映射表的条目中选择所述分组的端口，并且保存所述新的网络地址和所选择的端口；/n转换所述分组的网络地址和端口；以及/n发送所述分组。/n

【技术特征摘要】
20190425 US 16/394,7151.一种计算系统，包括：
多个处理内核；以及
耦合到所述多个处理内核的存储器，所述存储器上存储有指令，该指令响应于所述多个处理内核中选定的一个处理内核的执行而使所述选定的处理内核：
接收分组；
从所述分组中获得原始元组；
当在状态表中不存在所述分组的分组流的状态信息时，选择新的网络地址作为所述分组的新的源地址，获得反方向的反向元组，基于使用所述反向元组的哈希过程从映射表的条目中选择所述分组的端口，并且保存所述新的网络地址和所选择的端口；
转换所述分组的网络地址和端口；以及
发送所述分组。


2.根据权利要求1所述的计算系统，包括当在所述状态表中不存在所述分组流的状态信息时，将所述反向元组中的目的端口设置为零，计算所述反向元组的哈希值，对所述反向元组的哈希值和所述原始元组的哈希值执行异或(XOR)运算，掩蔽所述XOR结果中的多个最低有效位(LSB)，以基于所掩蔽的值从映射表的条目中选择所述分组的端口，将所述新的网络地址和所选择的端口保存到与所述分组流的连接相关联的状态中，并将描述所述分组流的信息插入到所述状态表中。


3.根据权利要求2所述的计算系统，所述存储器上存储有指令，该指令响应于所述处理器的执行而使所述处理器：
在初始化时，生成所述映射表，所述映射表包括多个条目，每个条目将端口与哈希值相关联。


4.根据权利要求2所述的计算系统，所述存储器上存储有指令，该指令响应于所述处理器的执行而使所述处理器：
创建一个元组，其源地址、目的地址、源端口和目的端口的值为零，选择一个端口，将所述元组的目的端口分配给所选择的端口，计算所述元组的哈希值，使用最低有效位(LSB)掩码掩蔽所述哈希值，并将端口号存储到所选择的端口的所述映射表条目中。


5.根据权利要求2所述的计算系统，其中用于接收原始方向分组的所述选定的处理内核与用于发送反向分组的处理内核相同。


6.根据权利要求2所述的计算系统，包括网络输入/输出(I/O)设备，所述网络I/O设备包括哈希过滤器重定向表(HFRT)，其中原始元组的所掩蔽的哈希值和反向元组的所掩蔽的哈希值指向所述HFRT中的同一条目。


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【专利技术属性】
技术研发人员：V·梅德韦德金，A·奇利金，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US