[发明专利]一种在多核环境下的ARP查询优化的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及计算机网络和数据通讯技术，特别涉及多核并行处理及核间的数据一致性问题，主要是一种在多核环境下的ARP查询优化的方法。

背景技术：

目前，ARP查询是路由器数据转发过程中不可或缺的一环，因此查询效率也较大的影响转发性能。然而在多核环境下，所有核共同维护ARP表，因此ARP查询操作时要对ARP表进行适当的保护，普通情况下可以使用对ARP表加锁来达到这一目的，比如查询时加读锁、修改时加写锁，加锁方式可以很好的解决多核下ARP表的维护、查询中的同步问题。

但美中不足的是，加解锁本身会引入不小的开销。以ARP查询为例，测试表明新增开销甚至是原查询过程开销的72％，ARP查询开销的增加势必会降低路由器的转发性能。

发明内容：

鉴于现有技术中加解锁的开销较大的影响了ARP查询的性能，从而直接影响了路由器的转发性能，本发明提出了一种在多核环境下的ARP查询优化的方法。该方法旨在加速路由器在多核环境下并发数据流转发过程中ARP查询效率。使用增加本地ARP表缓存的方法，来降低多个核并发访问共享数据时的数据保护操作引入的开销。

为了实现上述发明目的，本发明的具体方案如下：

由于每个核都维护有自己的私有ARP表，所有核共同维护全局ARP表。

ARP查询时首先查询私有ARP表，在查询不成功的情况下再查询全局ARP表；若查询成功，则将该表项从全局ARP表中同步到自己的私有ARP表。

这样在实际环境的使用过程中，绝大多数情况下的ARP查询都可以在私有ARP表中命中，而访问私有表是不需要特殊保护的，由此省去了特殊保护(加锁)带来的开销，也因为每个核只缓存自己关心的ARP表项，所以私有ARP表要比全局ARP表精简，由于以上两点ARP查询的效率可以有不小的提高。

虽然增加了核间同步开销，也增加了实现的复杂度，但这些代价是值得的，与原方式相比，ARP查询性能及路由器的转发性能都有提高。

本发明方法可以实现对全局ARP表、私有ARP表的维护、同步等，具体的过程步骤将在后面的《实施方式》中描述。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明方法实现过程中执行ARP resolve操作的流程图；

图2为本发明方法实现过程中执行ARP lookup操作的流程图；

图3a为本发明方法实现过程中执行ARP update操作的流程图；

图3b为本发明方法实现过程中执行更新本地缓存的流程图；

图4为本发明方法实现过程中执行ARP add操作的流程图；

图5a为本发明方法实现过程中执行ARP delete操作的静态删除流程图；

图5b为本发明方法实现过程中执行ARP delete操作的动态删除流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

首先，本发明方案描述了一种多核环境下的优化ARP查询的方法，在该多核系统中维护着两种ARP表：全局ARP表、私有ARP表。全局ARP表是所有私有ARP表的并集，是整体系统对外界的抽象；私有ARP表实际上就是全局ARP表的部分拷贝，每个核自己维护。同时使用一种方法来保证全局ARP表与私有ARP表的数据一致性，下面具体描述。

由于每个核都可以更新全局ARP表，这样引入了数据的一致性问题，即私有ARP表的数据是否与全局ARP表一致的问题。比如核0和核1都缓存了一条ARP表项，现在核0更新了该表项(更新包括更新自己的私有ARP表和全局ARP表)，这样核1缓存的条目就与全局ARP表中的条目不一致了，核1在使用ARP表时必须先从全局ARP表中获取该条目的更新，全局ARP表是核间同步的标本，任何更新都必须及时更新到全局ARP表。