一种分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法

摘要

本发明公开了一种分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法，该系统包括至少两枚具有多核硬件体系结构的处理芯片，其中的所有处理核心被分为快速处理引擎和慢速处理引擎。所述方法包括：快速处理引擎提交ARP网络数据包给慢速处理引擎，慢速处理引擎将解析ARP网络数据包后生成的结果消息发给所有快速处理引擎，各个快速处理引擎解析结果消息并写入各自的ARP缓存表；快速处理引擎在发送网络数据包时查询ARP缓存表中目的逻辑地址对应的物理地址，若查不到便将构造的ARP辅助查询网络数据包提交给网络数据包出口所在处理芯片的慢速处理引擎，由慢速处理引擎发送ARP请求。本发明可广泛应用于基于分布式多核硬件平台的网络系统设计实现中。

说明书

技术领域

本发明涉及网络系统结构和网络通信协议技术领域，特别涉及一种分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法。

背景技术

互联网是由多种不同的物理网络和一些网关路由器等网际互联设备所组成的。在网络体系结构中的网络层面上，网关路由器和终端节点主机用他们的逻辑地址来标识。逻辑地址即互联网上的地址，在TCP/IP协议簇中，逻辑地址也称为IP地址。然而，网包必须通过物理网络才能传送到主机和路由器上。在网络体系结构中的物理层面上，网关路由器和终端节点主机用他们的物理地址来标识。物理地址即本地网络中的地址，在以太网协议中，物理地址也称为MAC地址。这就是说将网包交付给网关路由器和终端节点主机需要两个不同级别的地址：逻辑地址和物理地址。网络系统中需要能够将一个逻辑地址映射到它相应的物理地址上，地址解析协议便是负责该项转换功能的。

分布式多核网络环境是相对于传统网络系统提出的。随着网络带宽的不断增长，在当前高速网络环境中，基于单一处理芯片进行构建的网络系统已很难满足高速处理网包的需求，越来越多的硬件板卡上集成了多个处理芯片进行任务分担或流水操作，所采用的芯片往往使用了多核技术进行并行处理，以提高系统的整体性能。在网络系统部署时，板卡中不同的处理芯片上往往加载不同的镜像文件，这些芯片之间相互协作，共同完成整个系统的功能。该种类型的网络系统虽然采用了多个处理芯片，但其输入输出一般会掩盖板卡内部分布式的硬件结构。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法。

(二)发明内容

一种分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法，所述方法所依赖的硬件平台包括至少两枚处理芯片，所述每枚处理芯片内部采用了多核硬件体系结构，所述处理芯片中的所有处理核心被划分为快速处理引擎和慢速处理引擎，所述快速处理引擎和所述慢速处理引擎之间通过控制通道进行全互联，所述快速处理引擎之间通过数据通道互联，其中，所述方法包括以下步骤：

快速处理引擎将接收到的ARP网络数据包提交给位于同一处理芯片上的慢速处理引擎；

所述慢速处理引擎通过完整的网络协议栈解析ARP网络数据包生成结果消息，并将所述结果消息发送给所有的快速处理引擎；

各个快速处理引擎解析所述结果消息，并将消息写入各自的ARP缓存表。

其中，还包括步骤：

快速处理引擎在发送网络数据包之前会在ARP缓存表中查询目的逻辑地址所对应的物理地址；

若查询不命中，根据目的地址判定网络数据包出口所在处理芯片，同时构造ARP辅助查询网络数据包；

快速处理引擎将所述ARP辅助查询网络数据包发送到所述处理芯片的慢速处理引擎；

慢速处理引擎通过网络套接字编程接口编辑程序绑定特定的服务端口来接收所述ARP辅助查询网络数据包，解析该数据包并根据其内容发送ARP请求。

(三)有益效果

本发明的分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法可广泛应用于基于分布式多核硬件平台的网络系统设计实现中。

附图说明

图1是本发明基于的分布式多核硬件平台；

图2是本发明基于的分布式多核网络系统的逻辑结构图；

图3是根据本发明的分布式多核网络系统中地址解析协议方法中接收ARP网络数据包的时序图；

图4是根据本发明的分布式多核网络系统中地址解析协议方法中发送网络数据包时进行逻辑地址到物理地址转换的时序图。

具体实施方式

本发明提出的分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法，结合附图说明如下。

如图1所示，为本发明分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法基于的分布式多核硬件平台，该平台硬件结构为一块硬件处理板卡上集成了两枚处理芯片，处理芯片1和处理芯片2，每枚处理芯片内部采用了多核硬件体系结构；两枚芯片分别通过基于HiGig+协议的数据通道和基于Gigabit Ethernet的控制通道相互连接；同时，硬件处理板卡按照如图1所示的方式映射到两个不同的处理芯片上，并通过数据通道与其相连。

如图2所示，为本发明基于的分布式多核网络系统逻辑结构图，该系统包括两个多核处理芯片，每个处理芯片中的所有处理核心被分成快速处理引擎和慢速处理引擎，两者之间通过硬件体系结构支持的核间通信方式进行互通；两个处理芯片中快速处理引擎与慢速处理引擎之间通过控制通道进行全互联，除此之外，两个处理芯片中快速处理引擎之间还有高速的数据通道互通。快速处理引擎具备精简高效的网络协议栈，主要负责数据层面网包快速的处理转发功能，具体包括：将接收到的ARP网络数据包提交给位于同一处理芯片的慢速处理引擎并解析慢速处理引擎发来的结果消息，并将其写入ARP缓存表中；在发送网络数据包时，查询ARP缓存表中目的逻辑地址所对应的物理地址，若不命中，判断网络数据包出口所在处理芯片，将构造的ARP辅助查询网络数据包发送到所述处理芯片的慢速处理引擎。慢速处理引擎具备完整的网络协议栈并支持网络套接字编程接口，主要负责控制层面异常网包以及消息的处理，具体包括：解析快速处理引擎提交的ARP网络数据包和ARP辅助查询网络数据包，并将ARP网络数据包的解析结果消息发送给所有的快速处理引擎和根据ARP辅助查询网络数据包的内容发送ARP请求。

本发明提出的分布式多核网络系统中地址解析协议实现的方法，其步骤如图3和图4所示，处理芯片1的快速处理引擎接收到的ARP网络数据包，通过核间通信方式提交给位于同一处理芯片上的慢速处理引擎；慢速处理引擎通过完整的网络协议栈解析ARP网络数据包生成结果消息，并将结果消息发送给所有的快速处理引擎，包括处理芯片1和处理芯片2上的快速处理引擎；各个快速处理引擎解析所述结果消息，并将消息写入各自的ARP缓存表。处理芯片1的快速处理引擎在发送网络数据包之前会在ARP缓存表中查询目的逻辑地址所对应的物理地址；若查询不命中，根据目的地址判定网络数据包出口所在处理芯片，芯片1或芯片2，图4中为芯片2，同时构造ARP辅助查询网络数据包；该快速处理引擎将所述ARP辅助查询网络数据包发送到处理芯片2的慢速处理引擎；该慢速处理引擎通过网络套接字编程接口编辑程序绑定特定的服务端口来接收并解析所述ARP辅助查询网络数据包，然后根据其内容发送ARP请求。若网络数据包出口所在处理芯片为芯片1，则如图4虚线部分所示。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。