CN111817915A - 一种基于dpdk的协议解析框架 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于DPDK的协议解析框架,用于实现对数据协议的解析框架包括数据采集模块、多个数据整理模块、多个传输层分发模块和多层数据解析模块,多个数据整理模块、多个传输层分发模块和每一层的多个数据解析模块之间具有对应关系,每一个模块能够绑定至独立的CPU核心上运行。本发明实施例采用DPDK用户驱动方式高速采集网络数据包,在通用x86平台上实现了高速大流量数据的高速解析处理,各个模块之间相互独立,耦合性低,能够实现多模块之间的异步消息交互机制;各种不同类型的模块的数量可随着数据量的规模进行扩展,提供的协议解析框架,能够实现对高速大流量网络数据的高速解析。
Description
技术领域
本发明属于数据解析技术领域,尤其涉及一种基于DPDK的协议解析框架。
背景技术
随着网络数据的快速发展,对于高速大流量网络数据的处理,提升处理速度尤为重要,传统方式通过增加硬件来解决,硬件成本比较高,对硬件的性能要求高,开发难度大;X86平台运算能力强大,但传统网络接入方式无法满足高速大流量网络接入需求。
发明内容
为克服上述现有问题或者至少部分地解决上述问题,本发明实施例提供一种基于DPDK的协议解析框架。
本发明实施例提供一种基于DPDK的协议解析框架,用于实现对数据协议的解析,所述框架包括数据采集模块、多个数据整理模块、多个传输层分发模块和多层数据解析模块,所述多个数据整理模块、多个传输层分发模块和每一层的多个数据解析模块之间具有对应关系,每一个模块能够绑定至独立的CPU核心上运行;
所述数据采集模块,用于使用DPDK用户面驱动方式从高速网卡中采集网络数据包,并将所述网络数据包均衡转发至多个数据整理模块;
每一个数据整理模块,用于对网络数据包的IP层进行处理,提取其中的TCP和UDP协议数据,并将TCP和UDP协议数据均衡转发多个传输层分发模块;
每一个传输层分发模块,用于对TCP协议数据和UDP协议数据进行标记,将标记后的TCP协议数据和UDP协议数据均衡转发至每一层的多个数据解析模块;
每一层的数据解析模块,用于对将TCP和UDP协议数据进行解析,提取其中的有效信息进行存储。
在上述实施例的基础上,本发明实施例还可以作如下改进。
可选的,所述每一个数据整理模块,用于对网络数据包的IP层进行处理,提取其中的TCP和UDP协议数据,并将TCP和UDP协议数据均衡转发多个传输层分发模块包括:
对于网络数据包的IP层,以网络传输时序对IP分片重组,对每一个IP的头部信息进行剥离,提取出其中的TCP和UDP协议数据;
将提取出的TCP和UDP协议数据转发至对应的传输层分发模块,其中,每一个传输层分发模块中的TCP和UDP协议数据量相等。
可选的,每一层的多个数据解析模块包括多个传输层解析模块、多个应用层分发模块、多个应用层基础协议解析模块、多个特征比对模块;
所述传输层解析模块,用于提取所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,并通过对应的传输协议将有效信息均衡转发至应用层分发模块;
所述应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议,并将所述应用层协议均衡转发至多个应用层基础协议解析模块;
所述应用层基础协议解析模块,用于对应用层协议对应的应用层基础协议进行解析,得到其中的有效信息,若有效信息需要进一步解析,则将有效信息均衡转发至多个特征比对模块;
所述特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型,并提取自定义协议数据中的有效信息。
可选的,所述传输层解析模块,用于提取所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息包括:
根据所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据的标记,对于TCP协议数据和UDP协议数据,采用相应的解析方式进行解析,并分别提取TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息。
可选的,所述应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议包括:
根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,提取出端口地址、魔术字节和固定组合关键字;
根据端口地址、魔术字节和固定组合关键字,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议。
可选的,所述特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型包括:
根据自定义协议数据,在特征库中进行匹配,将特征库中与自定义协议数据匹配的特征对应的应用类型确定为自定义协议数据的应用类型。
本发明实施例提供一种基于DPDK的协议解析框架,采用DPDK用户驱动方式高速采集网络数据包,在通用x86平台上采用软件层面实现了高速大流量数据的高速解析处理,各个模块之间相互独立,耦合性低,能够实现多模块之间的异步消息交互机制;各种不同类型的模块的数量可随着数据量的规模进行扩展,提供的协议解析框架,能够实现对高速大流量网络数据的高速解析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于DPDK的协议解析框架结构示意图;
图2为图1中数据解析模块的内部连接示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1,提供了本发明实施例的一种基于DPDK的协议解析框架,用于实现对数据协议的解析,框架包括数据采集模块、多个数据整理模块、多个传输层分发模块和多层数据解析模块,多个数据整理模块、多个传输层分发模块和每一层的多个数据解析模块之间具有对应关系,每一个模块能够绑定至独立的CPU核心上运行。
其中,数据采集模块,用于使用DPDK用户面驱动方式从高速网卡中采集网络数据包,并将网络数据包均衡转发至多个数据整理模块;
每一个数据整理模块,用于对网络数据包的IP层进行处理,提取其中的TCP和UDP协议数据,并将TCP和UDP协议数据均衡转发多个传输层分发模块;
每一个传输层分发模块,用于对TCP协议数据和UDP协议数据进行标记,将标记后的TCP协议数据和UDP协议数据均衡转发至每一层的多个数据解析模块;
每一层的数据解析模块,用于对将TCP和UDP协议数据进行解析,提取其中的有效信息进行存储。
可以理解的是,本发明实施例针对高速大流量网络数据解析,基于通用的x86多核服务器,使用英特尔开源技术DPDK,提供一种高速协议解析框架。数据平面开发套件(DPDK,Data Plane Development Kit)主要基于Linux***运行,用于快速数据包处理的函数库与驱动集合,可以极大提高数据处理性能和吞吐量,提高数据平面应用程序的工作效率。
基于DPDK的用户面驱动和高速多队列网卡,实现海量数据的高速采集;基于DPDK平台使用流水线模型,将数据处理(包括数据整理和数据解析)划分为多个耦合度尽量低的模块,并分别绑定至独立的CPU核心上运行,独占CPU资源;各种不同类型的模块的数量可随着数据量的规模进行扩展,提供的协议解析框架,能够实现对高速大流量网络数据的高速解析。
其中,数据采集模块,使用DPDK用户面驱动方式,在最大程度减少丢包的情况下,从高速网卡中采集网络数据包,并将网络数据包均衡转发至多个数据整理模块,每一个数据整理模块中的网络数据包的数量相等。
对于网络数据包的IP层(IP layer,网际层),每一个数据整理模块以网络传输时序对IP分片重组,对每一个IP的头部信息进行剥离,提取出其中的TCP(TransmissionControl Protocol,传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)协议数据;将提取出的TCP和UDP协议数据转发至对应的传输层分发模块,其中,每一个传输层分发模块中的TCP和UDP协议数据量相等。其中,根据数据量的规模,可以灵活配置数据整理模块与传输层分发模块之间的对应关系,一个数据整理模块可与一个传输层分发模块对应,一个数据整理模块也可与多个传输层分发模块对应,多个数据整理模块也可与一个传输层分发模块对应。
参见图2,作为一个可选的实施例,每一层的多个数据解析模块包括多个传输层解析模块、多个应用层分发模块、多个应用层基础协议解析模块、多个特征比对模块。
数据整理模块将提取出的TCP和UDP协议数据转发至对应的传输层分发模块,对应的传输层分发模块对其中的TCP协议数据和UDP协议数据进行标记区分,并将标记的TCP协议数据和UDP协议数据转发给多个数据解析模块。
传输层解析模块,用于提取传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,并通过对应的传输协议将有效信息均衡转发至应用层分发模块;
应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议,并将应用层协议均衡转发至多个应用层基础协议解析模块;
应用层基础协议解析模块,用于对应用层协议对应的应用层基础协议进行解析,得到其中的有效信息,若有效信息需要进一步解析,则将有效信息均衡转发至多个特征比对模块;
特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型,并提取自定义协议数据中的有效信息。
作为一个可选的实施例,传输层解析模块,用于提取所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息包括:
根据传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据的标记,对于TCP协议数据和UDP协议数据,采用相应的解析方式进行解析,并分别提取TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息。
可以理解的是,传输层分发模块对TCP协议数据和UDP协议数据进行标记,传输层解析模块根据标记区分TCP协议数据和UDP协议数据,并采用相应的解析方式对TCP协议数据和UDP协议数据进行解析,分别提取TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息。
作为一个可选的实施例,应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议包括:
根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,提取出端口地址、魔术字节和固定组合关键字;
根据端口地址、魔术字节和固定组合关键字,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议。
作为一个可选的实施例,特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型包括:
根据自定义协议数据,在特征库中进行匹配,将特征库中与自定义协议数据匹配的特征对应的应用类型确定为自定义协议数据的应用类型。
可以理解的是,应用层分发模块端口地址、魔术字节和固定组合关键字,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议后,应用层基础协议解析模块,主要负责对协议格式确定的应用层基础协议进行解析提取协议中的有效信息。如果协议数据不需要进一步解析,则将提取的有效信息进行存储。如果该协议数据中包括自定义协议数据,则自定义协议数据还需要进一步解析,则将自定义协议数据转发至特征比对模块。
特征比对模块将自定义协议数据与特征库中的特征进行比对匹配,将特征库中与自定义协议数据匹配的特征对应的应用类型确定为自定义协议数据的应用类型。识别出自定义协议数据后,提取其中的有效信息,将提取的有效信息进行提取。
本发明实施例提供的一种基于DPDK的协议解析框架,采用DPDK用户驱动方式高速采集网络数据包,在通用x86平台上实现了高速大流量数据的高速解析处理,各个模块之间相互独立,耦合性低,能够实现多模块之间的异步消息交互机制;各种不同类型的模块的数量可随着数据量的规模进行扩展,提供的协议解析框架,能够实现对高速大流量网络数据的高速解析。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于DPDK的协议解析框架,用于实现对数据协议的解析,其特征在于,所述框架包括数据采集模块、多个数据整理模块、多个传输层分发模块和多层数据解析模块,所述多个数据整理模块、多个传输层分发模块和每一层的多个数据解析模块之间具有对应关系,每一个模块能够绑定至独立的CPU核心上运行;
所述数据采集模块,用于使用DPDK用户面驱动方式从高速网卡中采集网络数据包,并将所述网络数据包均衡转发至多个数据整理模块;
每一个数据整理模块,用于对网络数据包的IP层进行处理,提取其中的TCP和UDP协议数据,并将TCP和UDP协议数据均衡转发多个传输层分发模块;
每一个传输层分发模块,用于对TCP协议数据和UDP协议数据进行标记,将标记后的TCP协议数据和UDP协议数据均衡转发至每一层的多个数据解析模块;
每一层的数据解析模块,用于对将TCP和UDP协议数据进行解析,提取其中的有效信息进行存储。
2.根据权利要求1所述的基于DPDK的协议解析框架,其特征在于,所述每一个数据整理模块,用于对网络数据包的IP层进行处理,提取其中的TCP和UDP协议数据,并将TCP和UDP协议数据均衡转发多个传输层分发模块包括:
对于网络数据包的IP层,以网络传输时序对IP分片重组,对每一个IP的头部信息进行剥离,提取出其中的TCP和UDP协议数据;
将提取出的TCP和UDP协议数据转发至对应的传输层分发模块,其中,每一个传输层分发模块中的TCP和UDP协议数据量相等。
3.根据权利要求1或2所述的基于DPDK的协议解析框架,其特征在于,每一层的多个数据解析模块包括多个传输层解析模块、多个应用层分发模块、多个应用层基础协议解析模块、多个特征比对模块;
所述传输层解析模块,用于提取所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,并通过对应的传输协议将有效信息均衡转发至应用层分发模块;
所述应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议,并将所述应用层协议均衡转发至多个应用层基础协议解析模块;
所述应用层基础协议解析模块,用于对应用层协议对应的应用层基础协议进行解析,得到其中的有效信息,若有效信息需要进一步解析,则将有效信息均衡转发至多个特征比对模块;
所述特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型,并提取自定义协议数据中的有效信息。
4.根据权利要求3所述的基于DPDK的协议解析框架,其特征在于,所述传输层解析模块,用于提取所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息包括:
根据所述传输层分发模块转发的TCP协议数据和UDP协议数据的标记,对于TCP协议数据和UDP协议数据,采用相应的解析方式进行解析,并分别提取TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息。
5.根据权利要求3所述的基于DPDK的协议解析框架,其特征在于,所述应用层分发模块,用于根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议包括:
根据传输协议携带信息和TCP协议数据和UDP协议数据中的有效信息,提取出端口地址、魔术字节和固定组合关键字;
根据端口地址、魔术字节和固定组合关键字,识别TCP协议数据和UDP协议数据所属的应用层协议。
6.根据权利要求3所述的基于DPDK的协议解析框架,其特征在于,所述特征比对模块,用于根据有效信息中自定义协议数据,确定自定义协议数据对应的应用类型包括:
根据自定义协议数据,在特征库中进行匹配,将特征库中与自定义协议数据匹配的特征对应的应用类型确定为自定义协议数据的应用类型。
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