CN115225734A - 一种报文处理方法和网络设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种报文处理方法和网络设备,报文处理方法包括以下步骤:获取解析规则和匹配规则,获取报文,按照解析规则解析报文;根据匹配规则查找解析后的报文的目标字段,若目标字段中不包含目标值,在报文的目标位置添加标识信息,然后执行下一步,若目标字段中包含目标值,执行下一步;若目标位置中不存在标识信息,将报文加入普通数据报文队列,若目标位置中存在标识信息,将报文加入协议报文或特殊报文队列;获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,同时获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。网络设备包括报文解析模块、报文匹配模块、报文编辑模块、队列管理模块。本发明减少了大流量下协议震荡或特殊报文丢包的发生。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域,尤其涉及一种报文处理方法和网络设备。
背景技术
为了提高转发性能,网络设备通常都会利用以太控制器对接收到的报文进行哈希分流,并散列到不同的队列,然后交由不同的CPU核并行处理。一些以太控制器还具备将协议报文与数据报文进行区分的功能,从而保证协议的稳定性。然而,以太控制器对报文的处理存在以下局限:
一般只能对标准IP报文进行哈希,难以识别协议报文或者特殊报文;
对协议报文只能根据特定字段(如以太类型、端口号)进行识别,识别能力较弱;
无法识别网络中的一些特殊报文,如广域网报文、加密报文等;
不具备报文编辑功能。
因此,在实际应用中,很容易造成协议报文或特殊报文被当作普通数据报文去参与哈希而得不到优先处理的情况,特别是在网络流量很大的情况下,协议报文或特殊报文极易被普通数据报文淹没造成丢包,从而引起协议震荡或报文的处理不及时。
针对以太控制器对报文处理的局限性,目前常用的方法是专门用一个CPU核处理以太控制器识别不了的协议报文或特殊报文,由运行在该核上的软件来做报文解析和分发。这种方法需要专用至少一个CPU核,且软件实现比较复杂。另外,如果有新增报文需要识别,那么还要对应的修改软件。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种报文处理方法和网络设备,避免了对CPU核硬件资源的占用,减少大流量下协议震荡或特殊报文丢包的发生。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种报文处理方法,包括以下步骤:
获取解析规则和匹配规则,获取报文,按照所述解析规则解析所述报文;
根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段,若所述目标字段中不包含目标值,在所述报文的目标位置添加标识信息,然后执行下一步,若所述目标字段中包含目标值,执行下一步;
若所述目标位置中不存在标识信息,将所述报文加入普通数据报文队列,若所述目标位置中存在标识信息,将所述报文加入协议报文或特殊报文队列;
获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,同时获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。
进一步的,获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文包括:删除所述报文的目标位置中的标识信息。
进一步的,按照所述解析规则解析所述报文之后还包括:若解析成功,则执行根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段的步骤,若解析失败,重新获取解析规则和匹配规则。
进一步的,将所述报文加入普通数据报文队列具体包括:根据预设的哈希规则,对所述报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
进一步的,所述报文为IP4报文时,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x0800且version字段的目标值为4;所述报文为IP6报文时,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x86dd且version字段的目标值为6;所述报文为带VLAN TAG的IP4报文或IP6报文时,所述报文的目标字段为tpid字段,tpid字段的目标值为0x8100。
进一步的,所述目标位置为所述报文第13~14字节,所述标识信息为0xaaaa。
本发明还提出一种应用所述的报文处理方法的网络设备,包括:
报文解析模块,用于获取报文,按照解析规则解析所述报文并提取报文头字段;
报文匹配模块,用于按照匹配规则查找解析后的报文的目标字段,得到命中结果,若所述目标字段中不包含目标值,则未命中,若所述目标字段中包含目标值,则命中;
报文编辑模块,用于获取所述命中结果,若未命中,在所述报文的目标位置添加标识信息,若命中,将所述报文透传给队列管理模块;
队列管理模块,用于进行硬件队列的初始化和分配,若报文的目标位置中不存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列,若所述目标位置中存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的协议报文或特殊报文队列;
CPU核,所述CPU核与普通数据报文队列以及协议报文或特殊报文队列一一对应,所述CPU核用于获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,或者获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。
进一步的,所述协议报文或特殊报文队列对应的CPU核用于删除其中的报文的目标位置中的标识信息。
进一步的,所述报文解析模块还用于解析失败时,重新获取解析规则。
进一步的,所述队列管理模块将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列时,根据预设的哈希规则,对所述报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
和现有技术相比,本发明具有下述优点:
1.本发明可以识别多种报文类型,从而可以动态修改和调整匹配规则,报文识别能力强,灵活性高。
2.本发明除了常规的报文解析和匹配功能,还可以对报文进行编辑,以区分普通数据报文和协议报文/特殊报文。
3. 本发明将协议报文或特殊报文与普通数据报文分开处理,在不影响普通数据报文转发的情况下,协议报文或特殊报文就可以得到优先处理,增强了网络稳定性。
4. 本发明不需要专用的CPU核来解析和匹配协议报文,并且报文处理由硬件完成,不需要复杂的软件参与。
附图说明
图1为本发明实施例的网络设备架构图。
图2为本发明实施例的处理方法流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
为了解决以太控制器对协议报文处理的局限性,以及软件处理协议报文或特殊报文的复杂性、不灵活性和对CPU硬件资源的占用。本实施例提出一种可以优先处理协议报文或特殊报文的网络设备,如图1所示,主要由以下几个模块构成:
报文解析模块:实现对输入的接收报文的识别和字段提取的可编程化,即获取报文后,按照预设的解析规则完成对报文的解析以及报文头字段的提取,并将结果输出给报文匹配模块进行规则匹配。
报文匹配模块:以报文解析模块的输出结果为输入,根据可编程的匹配规则对报文进行检索匹配和报文行为设定(编辑或不编辑报文),并将结果输出给报文编辑模块,具体的,按照预设的匹配规则查找解析后的报文的目标字段,得到命中结果,若所述目标字段中不包含目标值,则未命中,若所述目标字段中包含目标值,则命中。
报文编辑模块:以报文匹配模块的输出结果为输入,根据报文匹配结果和行为,对匹配未命中的报文进行编辑,在该报文的目标位置添加协议报文或特殊报文的标识信息;对匹配命中的报文进行透传,结果输出给队列管理模块。
队列管理模块:1、完成硬件队列的初始化和分配;2、以报文编辑模块的输出结果为输入,查看报文是否有协议报文或特殊报文的标识信息,若报文的目标位置中不存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列,若所述目标位置中存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的协议报文或特殊报文队列,具体的,将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列时,根据预设的哈希规则,按照普通数据报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
硬件队列:分为协议报文或特殊报文队列和普通数据报文队列,协议报文或特殊报文由队列管理模块分发进入协议报文或特殊报文队列,普通数据报文根据哈希结果进入普通数据报文队列。每个普通数据报文队列以及协议报文或特殊报文队列均对应一个CPU核,这些CPU核设置于本实施例的网络设备的后端,用于获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,或者获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。
本实施例通过硬件不仅可以识别目前已知的绝大多数协议报文,也能识别广域网报文或加密报文等特殊报文,并能保证协议报文或特殊报文与普通数据报文的分流处理,在不影响普通数据报文处理的情况下,同时保证了协议报文或特殊报文的优先处理,从而能够减少大流量下协议震荡或特殊报文丢包的发生。
本实施例中,报文解析模块、报文匹配模块及报文编辑模块可编程,分别根据预设的解析规则、匹配规则和编辑规则实现其功能,因此灵活性很大,且可以动态配置匹配规则,因此下面仅以匹配IP4报文为例说明工作原理,如图2所示,工作原理如下:
1、报文解析模块和报文匹配模块根据IPv4报文格式设置报文解析和匹配规则,即配置匹配报文的type字段为0x0800及version字段为4。
2、队列管理模块初始化硬件队列,包括协议报文或特殊报文队列和普通数据报文队列,普通数据报文队列还需要配置哈希规则,可根据IP4报文的五元组进行哈希。
3、匹配规则是否命中。如果接收报文的type字段为0x0800且version字段为4,则认为命中,报文编辑模块不进行任何处理,直接透传给队列管理模块。如果未命中,则认为是协议报文或特殊报文,报文编辑模块修改报文,在对应IP4报文的type字段位置(报文第13-14字节)之前添加2字节协议报文或特殊报文标识信息,如0xaaaa。
4、队列管理模块查看是否有协议报文或特殊报文标识信息。如果有,则送入协议报文或特殊报文队列;如果没有,则根据哈希规则将报文散列到各个普通数据报文队列。
至此本实施例的网络设备报文处理过程结束。后续由各个队列绑定的CPU核进行协议或特殊报文处理或普通数据报文转发。协议报文或特殊报文队列对应的CPU软件需要剥除协议报文标识信息,即将报文第13-14字节的0xaaaa删除,否则上层软件无法识别。
需要指出的是,匹配IP6报文时,配置匹配报文的type字段为0x86dd及version字段为6;匹配带VLAN TAG的IP4或IP6报文时(tpid字段0x8100),配置匹配报文的tpid字段为0x8100。并且这些匹配规则可以共存。
根据前述的网络设备中各功能模块的配置,本实施例还提出一种报文处理方法,应用于前述的网络设备,包括以下步骤:
报文解析模块获取解析规则,获取报文,按照所述解析规则解析所述报文;
报文匹配模块获取匹配规则,根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段,若所述目标字段中不包含目标值,报文编辑模块在所述报文的目标位置添加标识信息,然后执行下一步,若所述目标字段中包含目标值,执行下一步;
队列管理模块在所述目标位置中不存在标识信息时,将所述报文加入普通数据报文队列,在所述目标位置中存在标识信息时,将所述报文加入协议报文或特殊报文队列;
协议报文或特殊报文队列对应的CPU核获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,然后普通数据报文队列对应的CPU核获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。
协议报文或特殊报文队列对应的CPU核获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文时,删除所述报文的目标位置中的标识信息。
报文解析模块按照所述解析规则解析所述报文时,若解析成功,则执行根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段的步骤,若解析失败,重新获取解析规则和匹配规则。
队列管理模块将所述报文加入普通数据报文队列时,根据预设的哈希规则,对所述报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
所述报文为IP4报文的情况下,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x0800且version字段的目标值为4;所述报文为IP6报文时,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x86dd且version字段的目标值为6;所述报文为带VLAN TAG的IP4报文或IP6报文时,所述报文的目标字段为tpid字段,tpid字段的目标值为0x8100。所述目标位置为所述报文第13~14字节,所述标识信息为0xaaaa。
综上所述,本实施例的报文处理方法及网络设备由于具有可编程能力,本设备可以识别的报文类型很多,并且可以动态修改匹配规则,报文识别能力强,灵活性高。除了常规的报文解析和匹配功能,还可以对报文进行编辑,功能强大。协议报文或特殊报文与普通数据报文分开处理,在不影响普通数据报文转发的情况下,协议报文或特殊报文可以得到优先处理,增强了网络稳定性,性能高,稳定性强。不需要专门的CPU核来解析和匹配协议报文,CPU硬件资源占用少。不需要复杂的软件参与,报文处理由硬件完成,实施简单。
上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种报文处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取解析规则和匹配规则,获取报文,按照所述解析规则解析所述报文;
根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段,若所述目标字段中不包含目标值,在所述报文的目标位置添加标识信息,然后执行下一步,若所述目标字段中包含目标值,执行下一步;
若所述目标位置中不存在标识信息,将所述报文加入普通数据报文队列,若所述目标位置中存在标识信息,将所述报文加入协议报文或特殊报文队列;
获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文,同时获取普通数据报文队列并将其中的报文进行转发。
2.根据权利要求1所述的报文处理方法,其特征在于,获取协议报文或特殊报文队列并处理其中的报文包括:删除所述报文的目标位置中的标识信息。
3.根据权利要求1所述的报文处理方法,其特征在于,按照所述解析规则解析所述报文之后还包括:若解析成功,则执行根据所述匹配规则查找解析后的报文的目标字段的步骤,若解析失败,重新获取解析规则和匹配规则。
4.根据权利要求1所述的报文处理方法,其特征在于,将所述报文加入普通数据报文队列具体包括:根据预设的哈希规则,对所述报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
5.根据权利要求1所述的报文处理方法,其特征在于,所述报文为IP4报文时,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x0800且version字段的目标值为4;所述报文为IP6报文时,所述报文的目标字段为type字段和version字段,type字段的目标值为0x86dd且version字段的目标值为6;所述报文为带VLAN TAG的IP4报文或IP6报文时,所述报文的目标字段为tpid字段,tpid字段的目标值为0x8100。
6.根据权利要求1所述的报文处理方法,其特征在于,所述目标位置为所述报文第13~14字节,所述标识信息为0xaaaa。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述的报文处理方法的网络设备,其特征在于,包括:
报文解析模块,用于获取报文,按照解析规则解析所述报文并提取报文头字段;
报文匹配模块,用于按照匹配规则查找解析后的报文的目标字段,得到命中结果,若所述目标字段中不包含目标值,则未命中,若所述目标字段中包含目标值,则命中;
报文编辑模块,用于获取所述命中结果,若未命中,在所述报文的目标位置添加标识信息,若命中,将所述报文透传给队列管理模块;
队列管理模块,用于进行硬件队列的初始化和分配,若报文的目标位置中不存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列,若所述目标位置中存在标识信息,将所述报文加入硬件队列的协议报文或特殊报文队列。
8.根据权利要求7所述的网络设备,其特征在于,所述协议报文或特殊报文队列对应的CPU核用于删除其中的报文的目标位置中的标识信息。
9.根据权利要求7所述的网络设备,其特征在于,所述报文解析模块还用于解析失败时,重新获取解析规则。
10.根据权利要求7所述的网络设备,其特征在于,所述队列管理模块将所述报文加入硬件队列的普通数据报文队列时,根据预设的哈希规则,对所述报文进行哈希,然后根据哈希结果将所述报文加入对应的普通数据报文队列。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221021 |
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