一种采用静态链表构造TCP节点池优化TCP连接管理的方法

摘要

本发明提供了一种采用静态链表构造TCP节点池优化TCP连接管理的方法。连接管理结构包括TCP并发连接hash表和TCP节点池，在系统开始时一次申请所有TCP节点需要的内存，并串联在一个静态链表中，形成一个TCP节点池，当一个TCP连接建立时，只需要从节点池中取出一个节点挂到hash表中，当一个TCP连接删除时，只需要把该TCP节点从hash表摘下放回节点池，避免系统运行过程中，频繁新建和关闭TCP连接时的内存申请和释放操作，提高TCP连接管理系统的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及网络数据处理领域，具体涉及一种采用静态链表构造TCP节点池优化TCP连接管理的方法。

背景技术

TCP连接管理是TCP协议栈处理的重要内容，需要使用一个并发TCP连接表，保存当前的每个TCP连接，当一个新的TCP连接建立时，需要在TCP连接表中新建一个表项，当一个TCP连接关闭时，需要把该连接表项从并发连接表中删除。

在高速网络监测系统上，往往需要管理百万到千万个并发连接，TCP连接的建立和删除十分频繁，每秒钟内新建和关闭的连接数有时高达几十万个，每次新建和关闭连接都要申请和释放TCP节点结构，也就是说要频繁进行小内存的申请和释放，这会明显降低整个系统的效率。

专利号200710178168.1公开了一种互联网旁路监测系统的TCP连接管理方法，因为每个报文都要查找TCP连接表，所以在有大量的并发的TCP连接的情况下，大容量的TCP连接表必须使用hash表以提高查找效率。因为并发的TCP连接数是动态变化的，所以在hash表初始化时，没有给每个表项分配保存TCP连接信息的数据结构，而是用一个动态申请的TCP节点数据结构来保存TCP连接信息，当一个TCP连接建立或删除时，需要动态申请或释放一个TCP节点的内存。

发明内容

本发明的目的是减少避免新建和关闭TCP连接时的内存申请和释放操作。

一种采用静态链表构造TCP节点池优化TCP连接管理的方法，包括TCP并发连接hash表和TCP节点池，步骤如下：

A、申请内存，初始化保存TCP连接的hash表，每个hash表项指向TCP节点的索引指针设为-1，表示未分配的节点；

B、根据系统需要支持的最大并发TCP连接数，初始化时一次申请下所有TCP节点需要的内存，构造连续的TCP节点数组，每个TCP节点通过一个后继节点的索引指针连接起来，形成一个节点链表；

C、当TCP连接表中分配了一个hash表项，需要新建一个TCP连接时，就从TCP节点池的可用节点链表表头，摘下一个节点，把hash表项的节点索引指针设置为指向该节点的索引；

D、当TCP连接表中需要关闭一个TCP连接时，就把该连接的hash表项指向的TCP节点索引取出，从TCP节点池中找到该节点，把该节点连接到TCP可用节点链表表头，同时把hash表项的节点索引指针设置为-1，表示该表项没有分配TCP节点；

E、退出时释放TCP连接表和节点池内存。

本发明的一种优选技术方案在于：所述TCP并发连接表使用hash表结构实现，每个表项的指向是指向TCP节点结构的指针；所述TCP节点池使用静态链表构造，在内存分配时，节点池是连续的静态内存的TCP节点构成的数组，只在系统初始化时申请一次，节点池中的每个可用的TCP节点通过节点索引连成一个链表，可以动态的从节点池取出或放回。

本发明采用静态链表构造和hash表结合，在系统开始时一次申请所有TCP节点需要的内存，并串联在一个静态链表中，形成一个TCP节点池，当一个TCP连接建立时，只需要从节点池中取出一个节点挂到hash表中，当一个TCP连接删除时，只需要把该TCP节点从hash表摘下放回节点池，避免系统运行过程中，频繁新建和关闭TCP连接时的内存申请和释放操作，提高TCP连接管理系统的效率。

附图说明

图1是本发明连接表和节点池结构图

具体实施方式

本发明的TCP管理功能有两部分构成，一个是TCP并发连接表，另一个是TCP节点池。

连接表使用hash表结构实现，每个表项指向是指向TCP节点结构的指针。

TCP节点池使用静态链表构造，在内存分配时，节点池是连续的静态内存的TCP节点构成的数组，只在系统初始化时申请一次；节点池中的每个可用的TCP节点通过节点索引联成一个链表，可以动态的从节点池取出或放回。

TCP连接管理的方法和过程如下：

(1)系统开始时初始化TCP连接表。

申请内存，初始化保存TCP连接的hash表，每个hash表项指向TCP节点的索引指针设为-1，表示未分配节点。

(2)系统开始时初始化TCP节点池。

根据系统需要支持的最大并发TCP连接数，初始化时一次申请下所有TCP节点需要的内存，构造连续的TCP节点数组，每个TCP节点通过一个后继节点的索引指针连结起来，形成一个可用节点链表。

(3)新建TCP连接时分配TCP节点。

当TCP连接表中分配了一个hash表项，需要新建一个TCP连接时，就从TCP节点池的可用节点链表表头，摘下一个节点，把hash表项的节点索引指针设置为指向该节点的索引。

(4)关闭TCP连接时释放TCP节点。

当TCP连接表中需要关闭一个TCP连接时，就把该连接的hash表项指向的TCP节点索引取出，从TCP节点池中找到该节点，把该节点链接到TCP可用节点链表表头，同时，把hash表项的节点索引指针设置为-1，表示该表项没有分配TCP节点。

(5)系统退出时释放TCP连接表和节点池内存。