KR20130126789A - 흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법이 개시된다.
본 발명은, 패킷을 수신하는 패킷수신부, 수신된 패킷을 기초로 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 생성하는 스케줄러, 수신된 패킷을 저장하는 메모리, 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 메모리에 저장된 패킷을 처리하는 복수의 프로세서, 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여 프로세서에서 처리된 패킷을 흐름정보별로 가장 오래된 패킷부터 출력하는 패킷 출력부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 패킷의 흐름 정보와 순서 정보를 이용함으로써 패킷의 흐름에 상관없이 모든 프로세서에 패킷 데이터를 할당하여 다수의 프로세서를 효율적으로 스케줄링함으로써 패킷 처리 속도를 향상시키고 동일한 흐름의 패킷에 대하여 입력된 순서대로 패킷을 출력할 수 있다.
본 발명은, 패킷을 수신하는 패킷수신부, 수신된 패킷을 기초로 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 생성하는 스케줄러, 수신된 패킷을 저장하는 메모리, 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 메모리에 저장된 패킷을 처리하는 복수의 프로세서, 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여 프로세서에서 처리된 패킷을 흐름정보별로 가장 오래된 패킷부터 출력하는 패킷 출력부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 패킷의 흐름 정보와 순서 정보를 이용함으로써 패킷의 흐름에 상관없이 모든 프로세서에 패킷 데이터를 할당하여 다수의 프로세서를 효율적으로 스케줄링함으로써 패킷 처리 속도를 향상시키고 동일한 흐름의 패킷에 대하여 입력된 순서대로 패킷을 출력할 수 있다.
Description
본 발명은 네트워크 장치에 관한 것으로, 특히, 흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
네트워크 기술의 발달과 더불어 인터넷이 폭발적으로 증가 되어 왔다. 그리고 인터넷에서 전송되는 데이터에는 텍스트뿐만 아니라 이미지, 오디오, 비디오 등의 멀티미디어 데이터가 많은 양을 차지하고 있다.
오디오, 비디오, 인터넷 전화, 인터넷 방송 등에서 데이터 전송을 위하여 전송 데이터가 클 경우 패킷이라는 작은 데이터 단위로 나누어서 순차적으로 전송하는데 이 경우 끊김이 없이 전송하기 위해서는 패킷의 전송 순서가 유지되어야 하고, 패킷 간의 지연시간이 허용 지연 시간 이내가 되어야 한다.
따라서, 네트워크 장치가 패킷의 목적지로 패킷의 전송뿐만 아니라 패킷의 전송순서의 유지, 패킷 간 최대 허용 지연시간 보장 등의 서비스의 품질보장(QoS : Quality of Service)을 위해서는 많은 데이터 처리능력이 필요하게 된다.
일반적으로 데이터 처리능력을 향상시키기 위해서는 하나의 프로세서를 사용하기보다는 다수의 프로세서를 사용하여 병렬처리를 수행함으로써 전체 처리능력을 향상시킨다.
이 경우 패킷의 전송순서를 유지하기 위하여 패킷을 송신하는 프로그램과 수신하는 프로그램 간의 패킷 데이터 송신을 하나의 흐름(flow)으로 간주하여 흐름 데이터 별로 프로세서에 패킷 데이터를 할당하면, 각 흐름 간에는 관련성이 없으므로 병렬적으로 처리가 가능하고 수신 측에서는 전송순서가 유지된다. 이때, 일반적으로 흐름의 개수가 프로세서의 수보다 상당히 많으므로 다수의 프로세서에 의하여 병렬처리가 가능하지만, 동일한 흐름의 패킷만이 입력되거나 프로세서의 수보다 상당히 적은 개수의 흐름 속성을 갖는 패킷만 입력될 경우 소수의 프로세서만 패킷을 처리하고 나머지 프로세서는 대기 상태에 있어서 패킷 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또, 만약 동일한 흐름의 패킷만이 입력될 경우 다수의 프로세서가 입력된 순서대로 병렬처리를 수행한다면, 흐름 속성은 동일하나 각 패킷의 크기 등의 속성이 차이가 있어서 할당된 순서대로 패킷이 처리되지 않고 나중에 할당된 패킷이 먼저 출력될 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 패킷의 흐름 정보와 순서 정보를 이용하여 흐름에 상관없이 모든 프로세서에 패킷 데이터를 할당하여 패킷 처리 속도를 향상시키고 동일한 흐름의 패킷에 대하여 입력된 순서대로 패킷을 출력하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 패킷 처리 장치는 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 수신된 패킷을 기초로 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 생성하는 스케줄러와, 상기 수신된 패킷을 저장하는 메모리와, 상기 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 상기 메모리에 저장된 패킷을 처리하는 복수의 프로세서와, 상기 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 상기 프로세서에서 처리된 패킷을 흐름정보별로 가장 오래된 패킷부터 출력하는 패킷 출력부를 포함할 수 있다.
다른 측면에서 따른 패킷 처리 방법은 패킷을 수신하는 단계와, 수신된 패킷을 기초로 흐름 정보 및 패킷 저장 주소 생성단계와, 상기 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 기초로 흐름별 연계리스트를 생성하는 단계와, 상기 수신된 패킷을 처리하는 단계와, 처리된 패킷의 패킷 저장 주소와 흐름별 연계리스트를 비교하여 처리된 패킷이 흐름 정보별 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이면 출력하고 흐름 정보별 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이 아니면 대기하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 패킷의 흐름 정보와 순서 정보를 이용함으로써 패킷의 흐름에 상관없이 모든 프로세서에 패킷 데이터를 할당하여 다수의 프로세서를 효율적으로 스케줄링함으로써 패킷 처리 속도를 향상시키고 동일한 흐름의 패킷에 대하여 입력된 순서대로 패킷을 출력하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 패킷 처리 장치는 패킷 수신부(100), 스케줄러(200), 메모리(300), 복수의 프로세서들(400-1 내지 400-j) 및 패킷 출력부(500) 를 포함한다.
패킷 수신부(100)는 입력포트로 입력된 패킷을 수신한다.
스케줄러(200)는 상기 수신한 패킷을 메모리(300)로 전송하고, 상기 수신한 패킷을 기초로 패킷의 흐름정보 및 패킷 저장 주소를 생성하여 패킷 출력부(500)로 상기 흐름정보 및 패킷 저장 주소를 송신한다. 일 예를 들면, 흐름정보는 패킷 데이터 헤더의 5튜플 정보를 기초로 생성된다. 이 때 패킷 데이터 헤더의 5튜플 정보는 송신지 IP 주소(source IP address), 수신지 IP 주소(destination IP address), 송신지 포트 번호(source port number), 수신지 포트 번호(destination port number), 프로토콜(protocol) 정보로 구분될 수 있다.
스케줄러(200)는 각각의 프로세서(400-1 내지 400-j)로부터 프로세서 아이디(ID)를 수신하여 순차적으로 저장하고, 패킷을 수신하면 오래된 순서대로 프로세서 아이디를 읽어서 해당 프로세서에 수신된 패킷의 흐름정보와 패킷 저장 주소를 전송한다. 스케줄러(200)에 저장된 프로세서 아이디가 없는 경우, 상기 패킷의 흐름정보와 패킷 저장 주소를 순차적으로 저장하고, 프로세서(예를 들어, 400-1)로부터 프로세서 아이디를 수신하면 저장된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소 중에서 오래된 순서대로 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 수신된 프로세서 아이디에 해당하는 프로세서(예를 들어, 400-1)로 전송한다.
메모리(300)는 스케줄러(200)로부터 패킷을 수신하여 패킷 데이터를 저장한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 메모리(300)는 메모리(300)를 여러 프로세서(400-1 내지 400-j)가 동시에 읽기 쓰기를 요청할 경우 중재하는 메모리 제어부를 포함할 수 있다.
각각의 프로세서(400-1 내지 400-j)는 대기 상태에서 각각의 프로세서 아이디를 스케줄러(200)에 전송하고 스케줄러(200)로부터 수신된 흐름정보 및 패킷 저장 주소를 사용하여 메모리(300)에 저장된 패킷을 처리한다. 여기서 대기 상태는 프로세서(400-1 내지 400-j)가 처리할 패킷이 없는 상태를 말한다.
자세하게는, 각각의 프로세서(400-1 내지 400-j)는 상기 수신된 패킷 저장 주소에 해당하는 메모리(300)의 패킷 데이터를 읽어서 출력 포트 및 출력 시간 등의 데이터를 산출한다.
각각의 프로세서(400-1 내지 400-j)는 상기 산출된 패킷의 출력 포트 등의 출력정보와 패킷 저장 주소를 패킷 출력부(500)로 전송하고, 각각의 프로세서 아이디를 스케줄러(200)로 송신 후 스케줄러(200)로부터 새로운 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 수신할 때까지 대기 상태로 있는다.
패킷 출력부(500)는 스케줄러(200)로부터 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 수신하여 흐름별 연계 리스트(linked list)로 저장한다. 일 예를 들면, 스케줄러(200)로부터 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 수신하면, 수신된 흐름 정보를 바탕으로 연계 리스트를 생성하고, 패킷 저장 주소를 상기 연계 리스트에 저장한다. 여기에서 흐름별 연계 리스트는 동일한 흐름 정보를 갖는 패킷 저장 주소를 오래된 순서대로 저장하는 연계 리스트를 말한다.
추후 동일한 흐름의 패킷 저장 주소와 흐름정보를 스케줄러(200)로부터 수신하면, 상기 생성된 연계 리스트에 추가하고, 다른 흐름의 패킷 저장 주소와 흐름 정보를 스케줄러(200)로부터 수신하면 수신된 흐름 정보를 바탕으로 새로운 연계리스트를 생성하고 패킷 저장 주소를 새로이 생성된 연계리스트에 저장한다.
패킷 출력부(500)는 상기 저장된 흐름별 연계리스트를 이용하여 프로세서(400-1 내지 400-j)에서 처리된 패킷을 출력한다. 일 예를 들면, 프로세서(예를 들어, 400-1)에서 처리된 패킷의 흐름정보를 상기 저장된 흐름별 연계 리스트의 흐름정보와 비교하여, 동일한 흐름정보를 갖는 연계 리스트를 찾고 처리된 패킷이 상기 흐름정보가 동일한 연계리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이면 출력하고 상기 흐름정보가 동일한 연계리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이 아니면 대기한다. 또한, 상기 대기 중인 패킷보다 흐름정보가 동일한 연계 리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이 다른 프로세서(예를 들어, 400-2 내지 400-j)에 의하여 처리되면 흐름정보가 동일한 연계리스트의 패킷을 리스트에서 오래된 순서대로 패킷을 출력한다.
패킷 출력부(500)는 프로세서(400-1 내지 400-j)로부터 패킷 출력 포트 등의 출력정보를 수신하면 흐름별 연계 리스트에서 해당 패킷의 출력 프래그(flag)를 출력으로 변경하고 출력 정보 데이터를 링크(link)시켜서 패킷 출력부(500)의 출력 모듈이 해당 출력 정보 데이터를 읽어서 출력할 수 있도록 설정한다. 여기에서, 출력 프래그는 출력 정보가 존재하여 출력 대기 상태인 출력과 출력 정보가 없는 상태인 미출력이 있다.
패킷 출력부(500)는 주기적으로 모든 흐름별 연계 리스트 패킷의 출력 프래그를 점검한다.
일 예를 들면, 연계 리스트의 패킷 중에서 가장 오래된 패킷의 출력 프래그가 출력인 경우 출력 시간을 현재의 시간과 비교하여 출력 시간(
)이 현재의 시간(
)과 소정의 시간(
) 이내이면(
) 출력 포트 등의 출력 정보를 패킷 저장 주소와 함께 출력 모듈로 전송하고 해당 흐름별 연계 리스트에서 송부된 패킷 관련 노드를 삭제한다. 모든 노드의 패킷이 출력되어 해당 흐름별 연계 리스트의 모든 노드가 삭제된 연계 리스트는 삭제한다.
출력정보 등을 수신한 출력 모듈은 패킷 저장 주소를 사용하여 패킷을 해당 출력 포트로 출력하고 패킷 저장 주소를 스케줄러(200)로 송부하여 해당 패킷 저장 주소에 새로운 패킷을 저장할 수 있게 한다.
패킷 출력부(500)는 흐름별 연계 리스트의 패킷 중에서 가장 오래된 패킷의 출력 프래그가 미출력이고 나머지 하나 이상의 패킷의 출력 프래그가 출력인 경우, 출력 프래그가 출력인 패킷의 출력 시간(
)이 현재의 시간(
)과 소정의 시간(
) 이내인 경우에도 출력 프래그가 출력인 패킷을 출력하지 않고 가장 오래된 패킷의 출력 프래그가 출력이 될 때까지 대기한다.
이때, 소정의 시간(
) 이내에 오래된 패킷의 출력 프래그가 모두 출력으로 변경되면 해당 연계 리스트의 오래된 패킷 순서대로 출력시간(
)이 현재의 시간(
)과 소정의 시간(
) 이내인 패킷을 모두 출력 모듈로 전송하고 해당 흐름별 연계 리스트에서 송부된 패킷 관련 노드를 삭제한다.
반면에, 소정의 시간(
) 이 경과되어도 오래된 패킷의 출력 프래그가 모두 출력으로 되지 않으면 출력 프래그가 미출력인 패킷을 오류 처리하고 연계 리스트에서 삭제한다. 그리고 해당 연계 리스트의 오래된 패킷 순서대로 출력 프래그가 출력인 패킷에 대하여 출력시간(
)이 현재의 시간(
)과 소정의 시간(
) 이내인 패킷을 모두 출력 모듈로 전송하고 해당 흐름별 연계 리스트에서 송부된 패킷 관련 노드를 삭제한다.
패킷 출력부(500)에서 흐름별 연계 리스트의 모든 패킷의 출력 프래그가 미출력인 경우 다른 흐름별 연계 리스트의 출력 프래그를 확인하여 처리하고 모두 미출력인 경우 프로세서(400-1 내지 400-j)에서 패킷의 처리가 완료될 때까지 대기한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 패킷 처리 장치는 패킷 출력부(500)가 흐름별로 패킷의 순서 정보를 보유하여 모든 프로세서(400-1 내지400-j)가 흐름 정보에 상관없이 패킷이 입력되는 대로 대기 없이 처리 후 패킷 출력부(500)가 저장하고 있는 흐름 및 순서 정보에 의하여 각 흐름별 패킷 순서를 유지하여 처리함으로써 패킷 처리 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
패킷을 수신하고,(600) 수신한 패킷을 기초로 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 생성한다.(610) 이 경우 흐름 정보는 수신한 패킷의 패킷 데이터 헤더의 5튜플 정보를 기초로 생성될 수 있다. 이 때 패킷 데이터 헤더의 5튜플 정보는 송신지 IP 주소, 수신지 IP 주소, 송신지 포트 번호, 수신지 포트 번호, 프로토콜 정보로 구분될 수 있다.
상기 생성된 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 기초로 흐름별 연계리스트를 생성한다.(620) 구체적으로, 생성된 흐름 정보를 바탕으로 연계리스트를 생성하고 패킷 저장 주소를 연계리스트에 저장한다.
상기 수신된 패킷을 처리하고,(630) 처리된 패킷의 흐름정보와 흐름별 연계리스트의 흐름정보를 비교하여(640) 처리된 패킷이 흐름정보가 동일한 연계리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷과 동일한지를 검토한다.(650)
처리된 패킷이 동일한 흐름의 연계리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷과 동일한 경우 상기 처리된 패킷을 출력하고,(660) 반면에, 처리된 패킷이 동일한 흐름의 연계 리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷과 동일하지 않은 경우, 동일한 흐름의 연계리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이 처리되고 출력될 때까지 대기한다.(670)
동일한 흐름의 연계 리스트의 가장 오래된 패킷 저장 주소의 패킷이 처리되고 출력된 후, 상기 대기 중인 패킷이 해당 연계 리스트에서 가장 오래된 패킷인지를 검토하고,(680) 상기 대기 중인 패킷이 해당 연계 리스트에서 가장 오래된 패킷이 아닌 경우 해당 연계 리스트에서 가장 오래된 패킷이 처리되고 출력될 때까지 대기하고(690), 상기 대기 중인 패킷이 해당 연계 리스트에서 가장 오래된 패킷인 경우 상기 대기 중인 패킷을 출력한다.(660)
상기 대기 중인 패킷을 출력 후, 해당 연계 리스트의 오래된 패킷이 출력할 패킷이면 연계 리스트의 패킷을 순서대로 출력하여 연계 리스트의 가장 오래된 패킷이 미출력 패킷이 될 때까지 처리완료된 패킷을 출력한다.
본 발명에 의하면 패킷 출력부(500)에서 패킷의 흐름 정보와 순서정보를 사용하여 동일 흐름별로 순서를 유지하고 흐름이 다른 경우 독립적으로 처리하여 다수의 프로세서(400-1 내지 400-j)의 대기상태를 최소로 하여 처리 효율을 향상시키는 효과가 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100 : 패킷 수신부, 200 : 스케줄러,
300 : 메모리, 400-1 내지 400-j : 프로세서,
500 : 패킷 출력부.
300 : 메모리, 400-1 내지 400-j : 프로세서,
500 : 패킷 출력부.
Claims (1)
- 수신된 패킷을 복수의 프로세서를 이용하여 처리하는 패킷 처리 장치에 있어서,
패킷을 수신하는 패킷 수신부;
상기 수신된 패킷을 기초로 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 생성하는 스케줄러;
상기 수신된 패킷을 저장하는 메모리;
상기 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 상기 메모리에 저장된 패킷을 처리하는 복수의 프로세서; 및
상기 스케줄러에서 생성된 패킷의 흐름 정보 및 패킷 저장 주소를 이용하여, 상기 프로세서에서 처리된 패킷을 흐름정보별로 가장 오래된 패킷부터 출력하는 패킷 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 처리 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120040409A KR20130126789A (ko) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | 흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120040409A KR20130126789A (ko) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | 흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130126789A true KR20130126789A (ko) | 2013-11-21 |
Family
ID=49854613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120040409A KR20130126789A (ko) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | 흐름 및 순서 정보를 이용한 패킷 처리 장치 및 처리 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130126789A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200126542A (ko) * | 2019-04-30 | 2020-11-09 | 동의대학교 산학협력단 | 네트워크 프로세서 패킷 처리 장치 및 그 방법 |
-
2012
- 2012-04-18 KR KR1020120040409A patent/KR20130126789A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200126542A (ko) * | 2019-04-30 | 2020-11-09 | 동의대학교 산학협력단 | 네트워크 프로세서 패킷 처리 장치 및 그 방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
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