專利名稱：一種分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式多核網(wǎng)
絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法。
背景技術(shù)：
互聯(lián)網(wǎng)是由多種不同的物理網(wǎng)絡(luò)和一些網(wǎng)關(guān)路由器等網(wǎng)際互聯(lián)設(shè)備所組成的。在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層面上，網(wǎng)關(guān)路由器和終端節(jié)點(diǎn)主機(jī)用他們的邏輯地址來標(biāo)識。邏輯地址即互聯(lián)網(wǎng)上的地址，在TCP/IP協(xié)議簇中，邏輯地址也稱為IP地址。然而，網(wǎng)包必須通過物理網(wǎng)絡(luò)才能傳送到主機(jī)和路由器上。在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的物理層面上，網(wǎng)關(guān)路由器終端節(jié)點(diǎn)主機(jī)用他們的物理地址來標(biāo)識。物理地址即本地網(wǎng)絡(luò)中的地址，在以太網(wǎng)協(xié)議中，物理地址也稱為MAC地址。這就是說將網(wǎng)包交付給網(wǎng)關(guān)路由器和終端節(jié)點(diǎn)主機(jī)需要兩個(gè)不同級別的地址邏輯地址和物理地址。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中需要能夠?qū)⒁粋€(gè)邏輯地址映射到它相應(yīng)的物理地址上，地址解析協(xié)議便是負(fù)責(zé)該項(xiàng)轉(zhuǎn)換功能的。 分布式多核網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出的。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷增長，在當(dāng)前高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，基于單一處理芯片進(jìn)行構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已很難滿足高速處理網(wǎng)包的需求，越來越多的硬件板卡上集成了多個(gè)處理芯片進(jìn)行任務(wù)分擔(dān)或流水操作，所采用的芯片往往使用了多核技術(shù)進(jìn)行并行處理，以提高系統(tǒng)的整體性能。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署時(shí)，板卡中不同的處理芯片上往往加載不同的鏡像文件，這些芯片之間相互協(xié)作，共同完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。該種類型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雖然采用了多個(gè)處理芯片，但其輸入輸出一般會掩蓋板卡內(nèi)部分布式的硬件結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
( — )發(fā)明目的 本發(fā)明的目的是提供一種分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
—種分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法所依賴的硬件平臺包括至少兩枚處理芯片，所述每枚處理芯片內(nèi)部采用了多核硬件體系結(jié)構(gòu)，所述處理芯片中的所有處理核心被劃分為快速處理引擎和慢速處理引擎，所述快速處理引擎和所述慢速處理引擎之間通過控制通道進(jìn)行全互聯(lián)，所述快速處理引擎之間通過數(shù)據(jù)通道互聯(lián)，其中，所述方法包括以下步驟 快速處理引擎將接收到的ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包提交給位于同一處理芯片上的慢速處理引擎； 所述慢速處理引擎通過完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解析ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包生成結(jié)果消息，并將所述結(jié)果消息發(fā)送給所有的快速處理引擎； 各個(gè)快速處理引擎解析所述結(jié)果消息，并將消息寫入各自的ARP緩存表。
其中，還包括步驟
快速處理引擎在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包之前會在ARP緩存表中查詢目的邏輯地址所對 應(yīng)的物理地址； 若查詢不命中，根據(jù)目的地址判定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片，同時(shí)構(gòu)造ARP 輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包； 快速處理引擎將所述ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述處理芯片的慢速處理 引擎； 慢速處理引擎通過網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口編輯程序綁定特定的服務(wù)端口來接收所 述ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，解析該數(shù)據(jù)包并根據(jù)其內(nèi)容發(fā)送ARP請求。
(三)有益效果 本發(fā)明的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法可廣泛應(yīng)用于基于分 布式多核硬件平臺的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中。


圖1是本發(fā)明基于的分布式多核硬件平臺； 圖2是本發(fā)明基于的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議方法中接收ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)包的時(shí)序圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議方法中發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 包時(shí)進(jìn)行邏輯地址到物理地址轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，結(jié)合

如 下。 如圖1所示，為本發(fā)明分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法基于的分 布式多核硬件平臺，該平臺硬件結(jié)構(gòu)為一塊硬件處理板卡上集成了兩枚處理芯片，處理芯 片1和處理芯片2，每枚處理芯片內(nèi)部采用了多核硬件體系結(jié)構(gòu)；兩枚芯片分別通過基于 HiGig+協(xié)議的數(shù)據(jù)通道和基于Gigabit Ethernet的控制通道相互連接；同時(shí)，硬件處理板 卡按照如圖1所示的方式映射到兩個(gè)不同的處理芯片上，并通過數(shù)據(jù)通道與其相連。
如圖2所示，為本發(fā)明基于的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)包括兩個(gè) 多核處理芯片，每個(gè)處理芯片中的所有處理核心被分成快速處理引擎和慢速處理引擎，兩 者之間通過硬件體系結(jié)構(gòu)支持的核間通信方式進(jìn)行互通；兩個(gè)處理芯片中快速處理引擎與 慢速處理引擎之間通過控制通道進(jìn)行全互聯(lián)，除此之外，兩個(gè)處理芯片中快速處理引擎之 間還有高速的數(shù)據(jù)通道互通?？焖偬幚硪婢邆渚喐咝У木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)層 面網(wǎng)包快速的處理轉(zhuǎn)發(fā)功能，具體包括將接收到的ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包提交給位于同一處理 芯片的慢速處理引擎并解析慢速處理引擎發(fā)來的結(jié)果消息，并將其寫入ARP緩存表中；在 發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)，查詢ARP緩存表中目的邏輯地址所對應(yīng)的物理地址，若不命中，判斷網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片，將構(gòu)造的ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述處理芯片的慢 速處理引擎。慢速處理引擎具備完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧并支持網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口，主要負(fù)責(zé) 控制層面異常網(wǎng)包以及消息的處理，具體包括解析快速處理引擎提交的ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包和ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并將ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的解析結(jié)果消息發(fā)送給所有的快速處理引擎和根據(jù)ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容發(fā)送ARP請求。 本發(fā)明提出的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，其步驟如圖3和圖4所示，處理芯片1的快速處理引擎接收到的ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，通過核間通信方式提交給位于同一處理芯片上的慢速處理引擎；慢速處理引擎通過完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解析ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包生成結(jié)果消息，并將結(jié)果消息發(fā)送給所有的快速處理引擎，包括處理芯片1和處理芯片2上的快速處理引擎；各個(gè)快速處理引擎解析所述結(jié)果消息，并將消息寫入各自的ARP緩存表。處理芯片1的快速處理引擎在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包之前會在ARP緩存表中查詢目的邏輯地址所對應(yīng)的物理地址；若查詢不命中，根據(jù)目的地址判定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片，芯片1或芯片2，圖4中為芯片2，同時(shí)構(gòu)造ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；該快速處理引擎將所述ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送到處理芯片2的慢速處理引擎；該慢速處理引擎通過網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口編輯程序綁定特定的服務(wù)端口來接收并解析所述ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)其內(nèi)容發(fā)送ARP請求。若網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片為芯片l，則如圖4虛線部分所示。 以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法所依賴的硬件平臺包括至少兩枚處理芯片，所述每枚處理芯片內(nèi)部采用了多核硬件體系結(jié)構(gòu)，所述處理芯片中的所有處理核心被劃分為快速處理引擎和慢速處理引擎，所述快速處理引擎和所述慢速處理引擎之間通過控制通道進(jìn)行全互聯(lián)，所述快速處理引擎之間通過數(shù)據(jù)通道互聯(lián)，其特征在于，所述方法包括以下步驟快速處理引擎將接收到的ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包提交給位于同一處理芯片上的慢速處理引擎；所述慢速處理引擎通過完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解析ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包生成結(jié)果消息，并將所述結(jié)果消息發(fā)送給所有的快速處理引擎；各個(gè)快速處理引擎解析所述結(jié)果消息，并將消息寫入各自的ARP緩存表。
2. 如權(quán)利要求1所述的分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在 于，還包括步驟快速處理引擎在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包之前會在ARP緩存表中查詢目的邏輯地址所對應(yīng)的 物理地址；若查詢不命中，根據(jù)目的地址判定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片，同時(shí)構(gòu)造ARP輔助 查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包；快速處理引擎將所述ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述處理芯片的慢速處理引擎； 慢速處理引擎通過網(wǎng)絡(luò)套接字編程接口編輯程序綁定特定的服務(wù)端口來接收所述ARP 輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，解析該數(shù)據(jù)包并根據(jù)其內(nèi)容發(fā)送ARP請求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式多核網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中地址解析協(xié)議實(shí)現(xiàn)的方法，該系統(tǒng)包括至少兩枚具有多核硬件體系結(jié)構(gòu)的處理芯片，其中的所有處理核心被分為快速處理引擎和慢速處理引擎。所述方法包括快速處理引擎提交ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包給慢速處理引擎，慢速處理引擎將解析ARP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包后生成的結(jié)果消息發(fā)給所有快速處理引擎，各個(gè)快速處理引擎解析結(jié)果消息并寫入各自的ARP緩存表；快速處理引擎在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)查詢ARP緩存表中目的邏輯地址對應(yīng)的物理地址，若查不到便將構(gòu)造的ARP輔助查詢網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包提交給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包出口所在處理芯片的慢速處理引擎，由慢速處理引擎發(fā)送ARP請求。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于基于分布式多核硬件平臺的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中。
文檔編號H04L29/12GK101699821SQ20091023683
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者李軍, 王翔, 薛一波 申請人:清華大學(xué)