一种基于FPGA的负载均衡处理系统技术方案

本发明专利技术的公开了一种基于FPGA的负载均衡系统，该系统包括：FPGA加速卡和服务器，FPGA加速卡包括：解析处理模块、负载均衡模块、FIFO缓存模块、DDR缓存和DMA模块；服务器上设置DPDK驱动模块；解析处理模块用于对数据链路层进行解析；负载均衡模块用于提取数据包的五元组信息，根据负载均衡算法对数据包进行计算，确定该数据包所属的队列；将每个数据包和每个数据包的负载均衡结果分别发送至FIFO缓存模块；FIFO缓存模块用于将数据包负载均衡结果插入到数据包以太网前导码之后，并对合并后的数据包进行缓存；DDR模块用于缓存FIFO缓存模块通过AXI总线传输的数据，通过DMA方式传输到服务器；DPDK驱动模块用于根据每个数据包所携带的负载均衡结果，将该数据包拷贝到相应队列中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的负载均衡处理系统
本专利技术涉及网络通信
，特别涉及一种基于FPGA的负载均衡处理系统。
技术介绍
网络通信的迅速发展使得网络流量和网络速率不断提升，对网络数据进行高速的采集和处理已经成为学术界和工业界的重点。CPU单核对高速网络数据处理包处理能力有限，需要前置网络在前端分流。例如全流量留存系统采集网络中的数据包，之后对数据包进行解析。全流量留存系统需要使用负载均衡将数据包分配到不同核心上面，同时需要将相同业务的数据包尽量分配到同一个核心上，以减少不同处理器核心切换带来的开销。全流量留存系统使用传统网卡提供的RSS算法来实现负载均衡，但此算法对数据包进行负载均衡后，相同业务的数据包往往不能分配到同一个核心上，而网卡使用的RSS算法又无法对其修改；全流量留存系统也可以使用软件的方法实现负载均衡，以实现将相同业务分配到同一核心的需求，但软件实现负载均衡性能不理想，不能达到线速的要求，延迟较高，无法满足数据包实时处理的需求。FPGA经过快速发展，已经成为数据包处理的主流平台之一。使用FPGA进行数据包处理具有高吞吐率和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的负载均衡系统，用于采集和处理高速网络数据包；其特征在于，该系统包括：FPGA加速卡和服务器，两者通过PCIe接口通信；其中，FPGA加速卡包括：解析处理模块、负载均衡模块、FIFO缓存模块、DDR缓存和DMA模块；服务器上设置DPDK驱动模块；/n所述解析处理模块，用于对数据链路层进行解析，将解析得到的数据包发送到负载均衡模块；/n所述负载均衡模块，用于提取数据包的五元组信息，根据负载均衡算法对数据包进行计算，确定该数据包所属的队列；将每个数据包和每个数据包的负载均衡结果分别发送至FIFO缓存模块；/n所述FIFO缓存模块，用于将数据包负载均衡结果插入到数据包以太网前导码...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的负载均衡系统，用于采集和处理高速网络数据包；其特征在于，该系统包括：FPGA加速卡和服务器，两者通过PCIe接口通信；其中，FPGA加速卡包括：解析处理模块、负载均衡模块、FIFO缓存模块、DDR缓存和DMA模块；服务器上设置DPDK驱动模块；
所述解析处理模块，用于对数据链路层进行解析，将解析得到的数据包发送到负载均衡模块；
所述负载均衡模块，用于提取数据包的五元组信息，根据负载均衡算法对数据包进行计算，确定该数据包所属的队列；将每个数据包和每个数据包的负载均衡结果分别发送至FIFO缓存模块；
所述FIFO缓存模块，用于将数据包负载均衡结果插入到数据包以太网前导码之后，并对合并后的数据包进行缓存；
所述DDR模块，用于缓存FIFO缓存模块通过AXI总线传输的数据；
所述DMA模块，用于将DDR的缓存数据通过DMA方式传输到服务器；
所述DPDK驱动模块，用于根据每个数据包所携带的负载均衡结果，将该数据包拷贝到相应队列中。


2.根据权利要求1所述的基于FPGA的负载均衡系统，其特征在于，所述负载均衡模块的具体实现过程为：
提取数据包的五元组信息：源IP地址，目的IP地址，源端口，目的端口和协议号；
计算五元组CRC32的校验值，将源IP地址作为CRC32输入计算校验值，将此校验值作为初始向量，同时把源端口作为输入计算第一校验值；
将目的IP地址作为CRC32输入计算校验值，将此校验值作为初始向量，同时把目的端口作为输入计算第二校验值；
将协议号作为CRC32输入计...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋曼谷，沙猛，郭志川，王可，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，中科海网苏州网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11