CN107070797A - 一种报文转发的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种报文转发的方法及***，所述方法应用于交换机，所述方法包括：交换芯片接收待转发报文；在确定待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，CPU获取目标ARP表项，为其关联优先级标识，将其下发至交换芯片ARP表；在交换芯片ARP表中的ARP存储资源耗尽且目标ARP表项关联有高优先级标识时，CPU将交换芯片ARP表中任一关联普通优先级标识的ARP表项，替换为目标ARP表项；交换芯片根据目标ARP表项，转发待转发报文。应用本发明实施例，通过为交换芯片的ARP表项关联不同的优先级标识，用高优先级的ARP表项替换低优先级的ARP表项，实现了ARP存储资源耗尽时交换芯片对三层转发ARP表项的保存，避免了转发三层报文时，CPU使用率过高所造成的网络延时或中断。

Description

一种报文转发的方法及***
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及报文转发的方法及***。
背景技术
在网络通信中，ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)是根据IP地址获取MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址的一个TCP/IP协议。交换机在进行报文转发时，需要其CPU先根据路由表查找待转发报文的下一跳IP地址，出接口信息，再根据下一跳IP地址和ARP信息获取其对应的MAC地址以完成报文的转发。
现有技术中，交换机CPU通常会在转发报文时，保存根据下一跳IP地址所获取的MAC地址，根据IP地址与MAC地址的对应关系以及出接口信息生成ARP表，并在生成ARP表后，向交换机的交换芯片下发一份ARP表，以使后续待转发报文可以直接通过交换芯片获取MAC地址以完成转发。但交换芯片存储ARP表的资源十分有限，当交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换机CPU后续生成的ARP表项将无法下发给交换芯片。在网络通信中，由于三层转发机制为不同网段间的报文转发提供服务，其所关联的ARP表项使用频率极高，若交换机CPU后续生成的三层转发ARP表项无法下发给交换芯片，将导致大量报文到达交换芯片时，交换芯片不能直接为其查找MAC地址，而需上送至交换机CPU，通过交换机CPU进行转发，最终导致交换机CPU的使用率过高，造成网络延时或中断。
发明内容
本发明实施例提供报文转发的方法和***，用于解决现有的报文转发技术中，在三层转发ARP表项无法下发给交换芯片时，所造成的网络延时或中断的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种报文转发的方法，所述方法应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述方法包括：
交换芯片接收待转发报文；
在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，所述CPU获取目标ARP表项，将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识；
在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项；
根据所述目标ARP表项，交换芯片转发所述待转发报文。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种报文转发的***，所述***应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述***包括：
交换芯片，用于接收待转发报文；
还用于，根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文；
CPU，用于在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，获取目标ARP表项，以及将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识；
还用于，在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项。
由以上技术方案可见，本发明实施例为交换芯片的ARP表项关联不同的优先级标识，在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，以关联有高优先级标识的ARP表项替换关联有低优先级的ARP表项的方式，实现了对交换芯片的ARP资源的再分配。应用本发明实施例，通过为三层转发ARP表项关联高优先级标识，实现了在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换芯片ARP表对三层转发ARP表项的接收和保存，避免了在转发三层报文时，交换机CPU的使用率过高所造成的网络延时或中断。
附图说明
图1为本发明实施例报文转发的方法的一个应用场景示意图；
图2为本发明报文转发的方法的一个实施例流程图；
图3为本发明报文转发的方法的另一个实施例流程图；
图4为本发明报文转发的***的一个架构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例报文转发的方法的一个应用场景示意图。
如图1所示，该应用场景所示的交换机中包括：交换机的CPU以及交换芯片，交换机在进行报文转发时，需要所示CPU先根据路由表查找待转发报文的下一跳IP地址，出接口信息，再根据下一跳IP地址和ARP信息获取其对应的MAC地址以完成报文的转发。
现有技术中，所示交换机CPU会在转发报文时生成ARP表，其中ARP表的表项包括IP地址信息，出接口信息，MAC地址信息。然后向交换机的交换芯片下发该ARP表，以使后续待转发报文可以直接通过交换芯片获取MAC地址以完成转发。但交换芯片存储ARP表的资源十分有限，当交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换机CPU后续生成的三层转发ARP表项无法下发给交换芯片，这将导致大量报文到达交换芯片时，交换芯片不能直接为其查找MAC地址，而需上送至交换机CPU，通过交换机CPU进行转发，最终导致CPU的使用率过高，造成网络延时或中断。
图2为本发明报文转发的方法的一个实施例流程图，所述方法应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述方法包括以下步骤：
步骤201：交换芯片接收待转发报文。
步骤202：在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，所述CPU获取目标ARP表项，将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识。
本步骤中，为上述目标ARP表项关联优先级标识的策略可根据目标ARP表项所关联的业务类型、业务流量大小、业务影响范围来确定，具体包括：
如果上述目标ARP表项为用户手动创建的静态ARP表项，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识；
如果上述目标ARP表项为三层转发ARP表项，其中，则为上述目标ARP表项关联高优先级标识，上述三层转发ARP表项为三层转发所需要的ARP表项；
如果上述目标ARP表项为通过免费ARP学习到的ARP表项，则为上述目标ARP表项关联普通优先级标识；
如果上述目标ARP表项为通过ARP协议的ARP请求和应答学习到的ARP表项，则为上述目标ARP表项关联普通优先级标识。
在一个可选的例子中，如果上述待转发报文对应的目标ARP表项保存在上述ARP表中，则交换芯片根据上述目标ARP表项，转发上述待转发报文。
在另一个可选的例子中，目标ARP表项设置老化时间，当老化时间到达时，在交换芯片上删除该目标ARP表项，以释放ARP表的存储空间。
步骤203：在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项。
在一个可选的例子中，所述交换芯片ARP表项的替换过程可以为：
在上述ARP表中，查找任一关联有普通优先级标识的ARP表项；
在删除上述任一关联有普通优先级标识的ARP表项后，在上述ARP表中保存目标ARP表项。
在另一个可选的例子中，如果上述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且上述目标ARP表项关联有普通优先级标识，则交换芯片丢弃所述目标ARP表项；
CPU根据上述目标ARP表项，转发上述待转发报文。
步骤204：根据所述目标ARP表项，交换芯片转发所述待转发报文。
由以上技术方案可见，本发明实施例为交换芯片的ARP表项关联不同的优先级标识，在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，以关联有高优先级标识的ARP表项替换关联有低优先级的ARP表项的方式，实现了对交换芯片的ARP资源的再分配。应用本发明实施例，通过为三层转发ARP表项关联高优先级标识，实现了在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换芯片ARP表对三层转发ARP表项的接收和保存，避免了在转发三层报文时，交换机CPU的使用率过高所造成的网络延时或中断。
图3为本发明报文转发的方法的另一个实施例流程图，所述方法应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述方法对报文转发以及交换芯片中ARP表项的建立过程进行了详细描述，包括以下步骤：
步骤301：交换芯片接收待转发报文。
步骤302：判断上述待转发报文对应的目标ARP表项是否保存在上述ARP表中，若是，则执行步骤307，若否，则执行步骤303。
本步骤中，可以先通过路由表查找待转发报文的下一跳IP地址，然后根据待转发报文的下一跳IP地址在上述ARP表中查找待转发报文对应的目标ARP表项。
步骤303：CPU在获取目标ARP表项后，将上述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为上述目标ARP表项关联优先级标识。
在一个可选的例子中，可以为目标ARP表项设置老化时间，当老化时间到达时，在交换芯片上删除该目标ARP表项，以释放ARP表的存储空间。
本步骤中，为上述目标ARP表项关联优先级标识的策略可根据目标ARP表项所关联的业务类型、业务流量大小、业务影响范围来确定，具体包括：
如果上述目标ARP表项为用户手动创建的静态ARP表项，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识；
如果上述目标ARP表项为三层转发ARP表项，其中，则为上述目标ARP表项关联高优先级标识，上述三层转发ARP表项为三层转发所需要的ARP表项；
如果上述目标ARP表项为通过免费ARP学习到的ARP表项，则为上述目标ARP表项关联普通优先级标识；
如果上述目标ARP表项为通过ARP协议的ARP请求和应答学习到的ARP表项，则为上述目标ARP表项关联普通优先级标识。
步骤304：在交换芯片ARP表的ARP存储资源耗尽后，判断目标ARP表项是否关联有高优先级标识，如果是，则执行步骤305，如果否，则执行步骤308。
步骤305：CPU在上述ARP表中，查找任一关联有普通优先级标识的ARP表项。
在一个可选的例子中，CPU可以通过其记录的芯片ARP索引信息查找上述任一关联有普通优先级标识的ARP表项。
在另一个可选的例子中，在查找到多个关联有普通优先级标识的ARP表项的情况下，可以优先选择引用计数最小的ARP表项，其中，引用计数可以预先存储在该ARP表项中，用于标识该ARP表项的当即时引用次数。
步骤306：CPU在删除该任一关联有普通优先级标识的ARP表项后，在ARP表中保存上述目标ARP表项。
在一个可选的例子中，CPU可以在其记录的芯片ARP索引信息中清除该任一关联有普通优先级标识的ARP表项的ARP索引信息；CPU可以在其记录的芯片ARP索引信息中保存所述目标ARP表项的ARP索引信息。同时，CPU可以将上述删除和保存过程记录在***日志中。
步骤307：交换芯片根据上述目标ARP表项，转发上述待转发报文。
步骤308：交换芯片丢弃上述目标ARP表项。
步骤309：CPU根据上述目标ARP表项，转发上述待转发报文。
由以上技术方案可见，本发明实施例为交换芯片的ARP表项关联不同的优先级标识，在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，以关联有高优先级标识的ARP表项替换关联有低优先级的ARP表项的方式，实现了对交换芯片的ARP资源的再分配。应用本发明实施例，一方面，通过为三层转发ARP表项关联高优先级标识，实现了在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换芯片ARP表对三层转发ARP表项的接收和保存，避免了在转发三层报文时，交换机CPU的使用率过高所造成的网络延时或中断。再一方面，通过为户手动创建的静态ARP表项，或关联有重要业务的ARP表项关联高优先级标识，实现了在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换芯片ARP表对户手动创建的静态ARP表项以及关联有重要业务的ARP表项的接收和保存，提升了用户体验，保障了重要业务的报文的高效转发。
下面通过一个具体的应用实例对本发明实施例进行说明，该应用实例结合图1示出的应用场景进行描述，其中，假设现在需要所示交换机转发一个三层报文：报文_1，该报文的下一跳IP地址为192.168.1.1，所示交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，其中该ARP表中的ARP存储资源已耗尽。应用本发明实施例，转发过程如下：
交换芯片接收报文_1，通过查询路由表获得其下一跳IP地址为192.168.1.1；
通过在交换芯片的ARP表中查找上述IP地址192.168.1.1，发现上述待转发报文对应的目标ARP表项并未保存在上述ARP表中；
CPU在获取目标ARP表项后，为上述目标ARP表项关联高优先级标识；
CPU向交换芯片申请ARP存储资源后发现该ARP表中的ARP存储资源已耗尽；
CPU在上述ARP表中，查找关联有普通优先级标识的ARP表项，删除其中引用计数最小的ARP表项；
CPU在上述ARP表中保存上述目标ARP表项；
交换芯片根据其ARP表中保存的目标ARP表项，转发上述待转发报文。
自此，转发步骤结束。
与前述报文转发的方法的实施例相对应，本申请还提供了报文转发的***的实施例。
请参考图4，为本发明报文转发的***的一个架构示意图，所述***应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述***包括：交换芯片410，CPU 420。
其中，交换芯片410，用于接收待转发报文；
还用于，根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文；
CPU 420，用于在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，获取目标ARP表项，以及将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识；
还用于，在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项。
由以上技术方案可见，本发明实施例为交换芯片的ARP表项关联不同的优先级标识，在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，以关联有高优先级标识的ARP表项替换关联有低优先级的ARP表项的方式，实现了对交换芯片的ARP资源的再分配。应用本发明实施例，通过为三层转发ARP表项关联高优先级标识，实现了在交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽时，交换芯片ARP表对三层转发ARP表项的接收和保存，避免了在转发三层报文时，交换机CPU的使用率过高所造成的网络延时或中断。
在一个可选的例子中，所述优先级标识的关联策略，包括：
如果所述目标ARP表项为用户手动创建的静态ARP表项，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识；
如果所述目标ARP表项为三层转发ARP表项，其中，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识，所述三层转发ARP表项为三层转发所需要的ARP表项；
如果所述目标ARP表项为通过免费ARP学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识；
如果所述目标ARP表项为通过ARP协议的ARP请求和应答学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识。
在另一个可选的例子中，所述CPU 420，还用于：
在所述ARP表中，查找任一关联有普通优先级标识的ARP表项；
在删除所述任一关联有普通优先级标识的ARP表项后，在所述ARP表中保存所述目标ARP表项。
在另一个可选的例子中，所述交换芯片410，还用于：
当所述待转发报文对应的目标ARP表项保存在所述ARP表中时，根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
在另一个可选的例子中，所述交换芯片410，还用于：
当所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有普通优先级标识时，丢弃所述目标ARP表项；
所述CPU，还用于根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
上述***中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于***实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种报文转发的方法，其特征在于，所述方法应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述方法包括：
交换芯片接收待转发报文；
在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，所述CPU获取目标ARP表项，将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识；
在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项；
根据所述目标ARP表项，交换芯片转发所述待转发报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为所述目标ARP表项关联优先级标识，包括：
如果所述目标ARP表项为用户手动创建的静态ARP表项，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识；
如果所述目标ARP表项为三层转发ARP表项，其中，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识，所述三层转发ARP表项为三层转发所需要的ARP表项；
如果所述目标ARP表项为通过免费ARP学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识；
如果所述目标ARP表项为通过ARP协议的ARP请求和应答学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项，包括：
在所述ARP表中，查找任一关联有普通优先级标识的ARP表项；
在删除所述任一关联有普通优先级标识的ARP表项后，在所述ARP表中保存所述目标ARP表项。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述待转发报文对应的目标ARP表项保存在所述ARP表中，则交换芯片根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有普通优先级标识，则交换芯片丢弃所述目标ARP表项；
CPU根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
6.一种报文转发的***，其特征在于，所述***应用于交换机，所述交换机包含有CPU和交换芯片，所述交换芯片保存有地址解析协议ARP表，所述ARP表中的每个ARP表项关联有优先级标识，所述优先级标识包括高优先级标识和普通优先级标识，所述***包括：
交换芯片，用于接收待转发报文；
还用于，根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文；
CPU，用于在确定所述待转发报文对应的目标ARP表项未保存在所述ARP表后，获取目标ARP表项，以及将所述目标ARP表项下发至交换芯片的ARP表，并为所述目标ARP表项关联优先级标识；
还用于，在确定所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有高优先级标识后，CPU将所述交换芯片ARP表中任一关联有普通优先级标识的ARP表项，替换为所述目标ARP表项。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述优先级标识的关联策略，包括：
如果所述目标ARP表项为用户手动创建的静态ARP表项，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识；
如果所述目标ARP表项为三层转发ARP表项，其中，则为所述目标ARP表项关联高优先级标识，所述三层转发ARP表项为三层转发所需要的ARP表项；
如果所述目标ARP表项为通过免费ARP学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识；
如果所述目标ARP表项为通过ARP协议的ARP请求和应答学习到的ARP表项，则为所述目标ARP表项关联普通优先级标识。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述CPU，还用于：
在所述ARP表中，查找任一关联有普通优先级标识的ARP表项；
在删除所述任一关联有普通优先级标识的ARP表项后，在所述ARP表中保存所述目标ARP表项。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述交换芯片，还用于：
当所述待转发报文对应的目标ARP表项保存在所述ARP表中时，根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
10.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述交换芯片，还用于：
当所述交换芯片ARP表中的ARP存储资源已耗尽，且所述目标ARP表项关联有普通优先级标识时，丢弃所述目标ARP表项；
所述CPU，还用于根据所述目标ARP表项，转发所述待转发报文。
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