基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及軟件流控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)。方法包括：用零拷貝方式獲取網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包；判斷數(shù)據(jù)包是否需要流控；如果數(shù)據(jù)包需要流控，則將數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記；將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到Linux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡上；將接收到的打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包；對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)，結(jié)合了零拷貝和Linux內(nèi)核TC流控各自的優(yōu)點(diǎn)，采用虛擬網(wǎng)卡的方式連接內(nèi)核和零拷貝機(jī)制，解決了轉(zhuǎn)發(fā)性能和流控之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了大流量下高效的流量控制。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)
本專(zhuān)利技術(shù)涉及軟件流控
，尤其涉及一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著“大數(shù)據(jù)”與“云計(jì)算”概念的提出，各種移動(dòng)訪問(wèn)、應(yīng)用資源、云端服務(wù)也不斷涌現(xiàn)出來(lái)，帶寬需求不斷擴(kuò)大，對(duì)帶寬資源的占用也越來(lái)越高，如果不加以限制，會(huì)嚴(yán)重消耗企業(yè)的帶寬資源，從而影響正常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。 在這種情形下，軟件流控也變得越來(lái)越重要，當(dāng)前主流的軟件流控實(shí)現(xiàn)方法有兩種:一種方法是基于Linux內(nèi)核提供的流量控制(Traffic Control,以下簡(jiǎn)稱(chēng)TC)組件,該方法的優(yōu)點(diǎn)是Linux內(nèi)核和TC組件提供了豐富的功能支持，可以根據(jù)用戶(hù)需求較快的開(kāi)發(fā)新功能，缺點(diǎn)是所有數(shù)據(jù)包均需要經(jīng)過(guò)Linux內(nèi)核轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)性能較低。另一種方法是基于零拷貝技術(shù)，用戶(hù)態(tài)程序可直接從網(wǎng)卡上讀取數(shù)據(jù)包，并實(shí)現(xiàn)流控算法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)性能高，缺點(diǎn)是用戶(hù)需要自己重頭開(kāi)發(fā)流控框架，實(shí)現(xiàn)起來(lái)復(fù)雜度大。 鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種能克服以上缺點(diǎn)的流控方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)，以解決以上技術(shù)問(wèn)題。 本專(zhuān)利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，包括以下步驟:用零拷貝方式獲取網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包的步驟；判斷所述數(shù)據(jù)包是否需要流控的步驟；如果所述數(shù)據(jù)包需要流控，則將所述數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的步驟；通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口，將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到Linux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡上的步驟；將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟；以及利用Iinux內(nèi)核TC模塊對(duì)所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包的步驟。 較優(yōu)的，所述將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟進(jìn)一步包括；所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為Iinux內(nèi)核存儲(chǔ)的sk_buff格式數(shù)據(jù)包的步驟；以及根據(jù)所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包的標(biāo)記值，將所述sk_buff格式數(shù)據(jù)包打上標(biāo)記的步驟。 較優(yōu)的，還包括:用戶(hù)態(tài)程序通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口接收所述流控后的數(shù)據(jù)包，并用零拷貝方式將所述流控后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)卡的步驟。 較優(yōu)的，所述將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟是由Iinux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)。 較優(yōu)的，所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的值是所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)在Linux內(nèi)核TC的流控隊(duì)列號(hào)。 本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的是提供一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控系統(tǒng)，包括:網(wǎng)卡，連接于流控判斷模塊，通過(guò)網(wǎng)卡零拷貝驅(qū)動(dòng)，獲取所述網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包，并將所述數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述流控判斷模塊；所述流控判斷模塊，連接于流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記模塊，判斷所述數(shù)據(jù)包是否需要流控，如需要流控，則將所述數(shù)據(jù)包發(fā)送至所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記模塊，如不需要流控，則將所述數(shù)據(jù)包回傳至所述網(wǎng)卡；所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記模塊，連接于虛擬網(wǎng)卡模塊，將需要流控的所述數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記，并將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述虛擬網(wǎng)卡模塊；所述虛擬網(wǎng)卡模塊，連接于流量控制模塊以及所述網(wǎng)卡，在Iinux內(nèi)核(圖中未示出)與所述網(wǎng)卡之間建立數(shù)據(jù)連接，對(duì)所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，并將所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述流量控制模塊；以及所述流量控制模塊，對(duì)所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包，并通過(guò)所述虛擬網(wǎng)卡模塊將所述流控后的數(shù)據(jù)包傳送至所述網(wǎng)卡。 較優(yōu)的，所述流控判斷模塊是在用戶(hù)態(tài)程序收到所述數(shù)據(jù)包后，判斷所述數(shù)據(jù)包是否需要流控。 較優(yōu)的，所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的值是所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)在Linux內(nèi)核TC的流控隊(duì)列號(hào)。 較優(yōu)的，所述流量控制模塊屬于Iinux內(nèi)核TC模塊。 較優(yōu)的，所述虛擬網(wǎng)卡模塊進(jìn)一步包括:結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模塊，連接于數(shù)據(jù)包收發(fā)模塊，對(duì)所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換處理，將所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)；以及所述數(shù)據(jù)包收發(fā)模塊，在Iinux內(nèi)核與所述網(wǎng)卡之間建立數(shù)據(jù)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，接收所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記模塊發(fā)送的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包，并將所述結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換處理后的所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述流量控制模塊。 本專(zhuān)利技術(shù)提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法及其系統(tǒng)，結(jié)合了零拷貝和Linux內(nèi)核TC流控各自的優(yōu)點(diǎn)，采用虛擬網(wǎng)卡的方式連接內(nèi)核和零拷貝機(jī)制，解決了轉(zhuǎn)發(fā)性能和流控之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了大流量下高效的流量控制。 【附圖說(shuō)明】 圖1為本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施方式提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法的流程圖。 圖2為本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施方式提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 【具體實(shí)施方式】 為了使本專(zhuān)利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本專(zhuān)利技術(shù)，并不用于限定本專(zhuān)利技術(shù)。 圖1為本專(zhuān)利技術(shù)一實(shí)施方式提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法的流程圖。如圖1所示，基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法包括: 步驟SlOl:用零拷貝方式獲取網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包； 步驟S102:用戶(hù)態(tài)程序收到數(shù)據(jù)包后，判斷該數(shù)據(jù)包是否需要流控，如需要流控，則執(zhí)行步驟S103，如不需要流控，則執(zhí)行步驟S105 ； 步驟S103:將該數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記，其中，標(biāo)記的值是該數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)在Linux內(nèi)核TC的流控隊(duì)列號(hào),接下來(lái),執(zhí)行步驟S107 ； 步驟S105:將該數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)卡； 步驟S107:通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口，將打上標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到Linux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡上； 步驟S109 =Iinux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)包后，將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包，即，Iinux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換處理，將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，具體而言，Iinux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)包中包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包及標(biāo)記值，本步驟中上述的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換是將收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為Iinux內(nèi)核存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包格式(sk_buff)，然后根據(jù)虛擬網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包中的標(biāo)記值，將sk_buff打上標(biāo)記； 步驟Slll:將內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包傳輸至Iinux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，利用Iinux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的Iinux內(nèi)核TC模塊對(duì)內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包，即，利用Iinux內(nèi)核TC模塊對(duì)內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包； 步驟S113:用戶(hù)態(tài)程序通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口接收流控后的數(shù)據(jù)包，使用零拷貝方式將該數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)卡。 以上實(shí)施例提供的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，利用虛擬網(wǎng)卡的方式連接I inux內(nèi)核和網(wǎng)卡零拷貝機(jī)制，實(shí)現(xiàn)大流量下的流控。利用網(wǎng)卡零拷貝技術(shù)，用戶(hù)態(tài)程序?qū)⑿枰骺氐臄?shù)據(jù)包打上Iinux內(nèi)核TC流控隊(duì)列號(hào)的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于，包括以下步驟：用零拷貝方式獲取網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包的步驟；判斷所述數(shù)據(jù)包是否需要流控的步驟；如果所述數(shù)據(jù)包需要流控，則將所述數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的步驟；通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口，將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到Linux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡上的步驟；將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟；以及利用linux內(nèi)核TC模塊對(duì)所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包的步驟。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于，包括以下步驟: 用零拷貝方式獲取網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包的步驟； 判斷所述數(shù)據(jù)包是否需要流控的步驟； 如果所述數(shù)據(jù)包需要流控，則將所述數(shù)據(jù)包打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的步驟； 通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口，將打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送到Linux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡上的步驟； 將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟；以及 利用Iinux內(nèi)核TC模塊對(duì)所述內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行流量控制，以產(chǎn)生流控后的數(shù)據(jù)包的步驟。2.如權(quán)利要求1所述的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于，所述將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟進(jìn)一步包括: 所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為Iinux內(nèi)核存儲(chǔ)的sk_bufT格式數(shù)據(jù)包的步驟；以及 根據(jù)所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包的標(biāo)記值，將所述sk_buff格式數(shù)據(jù)包打上標(biāo)記的步驟。3.如權(quán)利要求1所述的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于，還包括:用戶(hù)態(tài)程序通過(guò)虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)提供的接口接收所述流控后的數(shù)據(jù)包，并用零拷貝方式將所述流控后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)卡的步驟。4.如權(quán)利要求1所述的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于，所述將接收到的所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為內(nèi)核打上標(biāo)記后的數(shù)據(jù)包的步驟是由Iinux內(nèi)核的虛擬網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)。5.如權(quán)利要求1所述的基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控方法，其特征在于:所述流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的值是所述打上流控隊(duì)列號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)在Linux內(nèi)核TC的流控隊(duì)列號(hào)。6.一種基于零拷貝和Linux內(nèi)核的軟件流控系統(tǒng)，其特征在于，包括: 網(wǎng)卡，連接于流控判斷模塊，通過(guò)網(wǎng)卡零拷貝驅(qū)動(dòng)，獲取所述網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)包，并將所述數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述流控判斷模塊； 所述流控判斷模...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉永強(qiáng)，呂恩泳，沈智杰，景曉軍，唐新民，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：任子行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44