旁路TCP加速方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及互联网技术领域，提供一种旁路TCP加速方法、装置、设备及介质，应用于旁路部署的加速设备或者加速服务，在不影响原有TCP链路的情况下改善链路状态，且部署灵活；实时捕获数据包，并将捕获的数据包分流至不同线程，以提升并发处理效率；在检测到数据包丢包时结合缓存执行对数据包的重传，无需从发送方重新发包，降低了重发包所需时间，且在丢包影响链路之前提前补包，以保证链路通畅；在检测到数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制，降低了链路拥塞发生的可能性，提高了链路的带宽利用率；检测数据包是否需要提前确认，通过提前回复ACK和补发数据包的形式，降低了链路的总体延迟和丢包率。链路的总体延迟和丢包率。链路的总体延迟和丢包率。

【技术实现步骤摘要】
旁路TCP加速方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及互联网
，尤其涉及一种旁路TCP加速方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，依赖于对数据包按序进行编号以及确认机制，在不可靠的网络环境下为上层协议提供可靠的传输保障。
[0003]TCP虽然是可靠的协议，但在一些特殊的网络条件下会出现不稳定、波动大等问题，如长距离的网络链路或无线网络等情形。以无线网络为例，无线网络是通过无线电波作为传输媒介，将数据传输和通信功能扩展到没有物理连接的设备之间，允许设备通过无线方式进行互联和通信，而不需要使用传统的有线连接，如电缆或光纤。但是无线网络也带来了误码率高，网络状况不稳定的问题，当用户网络环境较差时，会产生大量的丢包，这些丢包需要从发送方进行重传，这极大的影响了全链路性能。
[0004]针对TCP在特殊网络条件下存在的不稳定、波动大等问题，现有技术中通常采用以下解决方案：1、增加中间路由、交换机数量，以提高信号覆盖范围。
[0005]但是，这种方式费用昂贵、消耗大。
[0006]2、在中间路由、交换机上部署代理服务，进行TCP连接分割。
[0007]但是，这种方式一般只能加速TCP的慢启动环节，且会占用大量的设备资源，消耗大。并且，需要对中间路由进行修改，会影响现有业务，风险大。同时，该方案将原本一条TCP连接分割成了两条，破坏了原有的TCP链路，一旦代理服务出现问题，则会导致整个TCP链路瘫痪，且配置繁琐。

技术实现思路

[0008]鉴于以上内容，有必要提供一种旁路TCP加速方法、装置、设备及介质，旨在解决不稳定、波动大的网络环境下的丢包重传慢、延时高的问题，以及传统代理对原始TCP链路影响大的问题，且解决了传统代理配置繁琐、占用资源大，部署或者修改会影响原本业务的问题。
[0009]一种旁路TCP加速方法，应用于旁路部署的加速设备或者加速服务，所述旁路TCP加速方法包括：实时捕获数据包，并在捕获到数据包时，将捕获的数据包分流至对应的线程；检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传，并将所述数据包重传至所述数据包的接收方；在重传过程中，检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制；在执行拥塞控制后，检测所述数据包是否需要提前确认；
当检测到所述数据包需要提前确认时，生成所述数据包的模拟ACK包，并将所述模拟ACK包传输至所述数据包的发送方。
[0010]根据本专利技术优选实施例，所述方法还包括：获取所述发送方与所述接收方的中间设备，及获取所述中间设备的空闲端口，为所述空闲端口配置镜像，并通过所述空闲端口建立与镜像服务器的连接，在所述镜像服务器上部署所述加速设备；或者获取所述发送方与所述接收方的中间设备，在所述中间设备上部署所述加速服务。
[0011]根据本专利技术优选实施例，所述将捕获的数据包分流至对应的线程包括：获取每个数据包的包头格式；根据每个数据包的包头格式确定每个数据包的协议类型；基于每个数据包的协议类型分析每个数据包的TCP/IP的四元组，得到分析结果；根据所述分析结果将每个数据包划分至对应的TCP流；根据每个数据包所属的TCP流为每个数据包配置对应的线程。
[0012]根据本专利技术优选实施例，所述结合缓存执行对所述数据包的重传前，所述方法还包括：获取所述发送方与所述接收方进行TCP握手时确定的MTU；将未被确认的数据包以所述MTU为长度进行分割，并将分割后的数据包以有序二维链表的形式存储至所述缓存；其中，当接收到所述缓存中任意数据包的ACK包时，从所述缓存中删除所述任意数据包所属的区间的字段；其中，当在所述缓存中查询丢失数据包时，在所述有序二维链表末尾的预设长度范围内进行二分查找。
[0013]根据本专利技术优选实施例，所述检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传包括：获取每个数据包所属的TCP流的带宽、历史丢包率，以及在所述缓存中的存储时长；获取与所述带宽对应的第一权重、与所述历史丢包率对应的第二权重，以及与所述存储时长对应的第三权重；计算所述带宽与所述第一权重的乘积得到第一数值，计算所述历史丢包率与所述第二权重的乘积得到第二数值，及计算所述存储时长与所述第三权重的乘积得到第三数值；计算所述第一数值、所述第二数值与所述第三数值的和，得到每个数据包当前的动态丢包率；获取预先配置的丢包率阈值；当有数据包对应的所述动态丢包率大于所述丢包率阈值时，确定所述数据包存在丢失风险；从所述数据包对应的TCP头中获取SACK字段；根据所述SACK字段获取丢失的数据包序号；
根据所述数据包序号从所述缓存中查询并获取丢失的字段；根据所述数据包序号对所述丢失的字段进行重传。
[0014]根据本专利技术优选实施例，所述方法还包括：在根据所述数据包序号对所述丢失的字段进行重传的过程中，为每个重传的所述丢失的字段配置定时器；基于所述定时器对每个重传的所述丢失的字段进行超时重传。
[0015]根据本专利技术优选实施例，所述检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制包括：采用下述公式计算拥塞指数：；其中，R表示预先配置的理论带宽，S表示所述数据包的大小，t
RTT 表示所述数据包的往返时延，t
RTO
表示预先配置的传输超时时限，p表示所述历史丢包率，b表示一次ACK的确认包数；Y表示所述拥塞指数，bw表示所述数据包所属的TCP流的带宽；cwnd表示拥塞窗口的大小；获取预先配置的拥塞指数阈值；当所述拥塞指数Y小于所述拥塞指数阈值时，确定所述数据包对应的TCP流发生拥塞；降低所述TCP流中用于提前确认的模拟ACK包的发送频率，并提升所述缓存中所述TCP流对应的数据包的重传频率；其中，对于具有相同IP的其他TCP流，降低所述其他TCP流中用于提前确认的模拟ACK包的发送频率，并提升所述缓存中所述其他TCP流对应的数据包的重传频率。
[0016]根据本专利技术优选实施例，所述检测所述数据包是否需要提前确认包括：获取预先配置的第四权重、第五权重及第六权重；计算所述数据包所属的TCP流的带宽与所述第四权重的乘积得到第四数值，计算所述历史丢包率与所述第五权重的乘积得到第五数值，及计算所述拥塞指数与所述第六权重的乘积得到第六数值；计算所述第四数值、所述第五数值与所述第六数值的和，得到目标值；获取预先配置的预设阈值；当所述目标值大于所述预设阈值时，确定所述数据包需要提前确认。
[0017]一种旁路TCP加速装置，运行于旁路部署的加速设备或者加速服务，所述旁路TCP加速装置包括：分流单元，用于实时捕获数据包，并在捕获到数据包时，将捕获的数据包分流至对应的线程；检测单元，用于检测是否有数据包存在丢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旁路TCP加速方法，其特征在于，应用于旁路部署的加速设备或者加速服务，所述旁路TCP加速方法包括：实时捕获数据包，并在捕获到数据包时，将捕获的数据包分流至对应的线程；检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传，并将所述数据包重传至所述数据包的接收方；在重传过程中，检测所述数据包对应的数据流是否发生拥塞，并在检测到所述数据包对应的数据流发生拥塞时执行拥塞控制；在执行拥塞控制后，检测所述数据包是否需要提前确认；当检测到所述数据包需要提前确认时，生成所述数据包的模拟ACK包，并将所述模拟ACK包传输至所述数据包的发送方。2.如权利要求1所述的旁路TCP加速方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述发送方与所述接收方的中间设备，及获取所述中间设备的空闲端口，为所述空闲端口配置镜像，并通过所述空闲端口建立与镜像服务器的连接，在所述镜像服务器上部署所述加速设备；或者获取所述发送方与所述接收方的中间设备，在所述中间设备上部署所述加速服务。3.如权利要求1所述的旁路TCP加速方法，其特征在于，所述将捕获的数据包分流至对应的线程包括：获取每个数据包的包头格式；根据每个数据包的包头格式确定每个数据包的协议类型；基于每个数据包的协议类型分析每个数据包的TCP/IP的四元组，得到分析结果；根据所述分析结果将每个数据包划分至对应的TCP流；根据每个数据包所属的TCP流为每个数据包配置对应的线程。4.如权利要求1所述的旁路TCP加速方法，其特征在于，所述结合缓存执行对所述数据包的重传前，所述方法还包括：获取所述发送方与所述接收方进行TCP握手时确定的MTU；将未被确认的数据包以所述MTU为长度进行分割，并将分割后的数据包以有序二维链表的形式存储至所述缓存；其中，当接收到所述缓存中任意数据包的ACK包时，从所述缓存中删除所述任意数据包所属的区间的字段；其中，当在所述缓存中查询丢失数据包时，在所述有序二维链表末尾的预设长度范围内进行二分查找。5.如权利要求1所述的旁路TCP加速方法，其特征在于，所述检测是否有数据包存在丢失风险，并在检测到有数据包存在丢失风险时，结合缓存执行对所述数据包的重传包括：获取每个数据包所属的TCP流的带宽、历史丢包率，以及在所述缓存中的存储时长；获取与所述带宽对应的第一权重、与所述历史丢包率对应的第二权重，以及与所述存储时长对应的第三权重；计算所述带宽与所述第一权重的乘积得到第一数值，计算所述历史丢包率与所述第二权重的乘积得到第二数值，及计算所述存储时长与所述第三权重的乘积得到第三数值；计算所述第一数值、所述第二数值与所述第三数值的和，得到每个数据包当前的动态
丢包率；获取预先配置的丢包率阈值；当有数据包对应的所述动态丢包率大于所述丢包率阈值时，确定所述数据包存在丢失风险；从所述数据包对应的TCP头中获取SACK字段；根据所述SACK字段获取丢失的数据包序号；根据所述数据包序号从所述缓存中查询并获取丢失的字段；根据所述数据包序号对所述丢失的字段进行重传。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑志超，吴昊，铁智慧，刘奎，
申请(专利权)人：灵长智能科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：